【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及滑坡模拟试验，特涉及一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置。
技术介绍
1、岩质滑坡发生滑动是在冬季低温期间，雨水经后端入渗汇水点和表层纵向裂隙进入渗流通道，在低温冻胀的影响下软化渗流通道前缘剪出口附近的岩体强度，在一定时间的后滑体最终发生滑动。
2、这种后端汇水和低温冻胀条件共同引起的软弱岩体滑体失稳滑动，应成为地质调查工作的重要考虑因素。因此，岩质滑坡后端汇水和低温冻胀诱发边坡滑坡的过程，是目前岩质滑坡稳定性研究中亟待解决的关键问题之一。
3、当前的边坡试验装置中，大多把边坡直接置于一个简易空间内，没有模拟后端的不同汇水条件和低温冻胀环境造成的影响，导致边坡在受到渗流作用影响时无法模拟岩质滑坡后端汇水与低温冻胀的实际影响，对滑坡机理的研究未能考虑实际条件的影响，这与真实的工程状况不符。如中国专利技术专利《模拟冻融效应的边坡模型及其试验系统、制造、试验方法》(申请号202010129905.4)、《一种岩土工程滑坡模型试验箱》(申请号202310870527.9)，虽然具有冻融试验系统，但是其并没有给出如何实现，现有技术一般采用外部冷却的方式，系统本身体积较大，从而不便于推广应用，同时会产生震动影响试验结果；此外目前并未有专利考虑后端汇水发生渗流至滑坡前缘，进而导致滑坡发生。
4、鉴于上述原因，急需提供一种全过程观测岩质滑坡在低温环境下后端汇水诱发边坡滑坡过程的试验装置。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术
2、本专利技术的技术方案是：一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，通过预制滑坡模型，并结合季节性气候因素的影响，研究滑坡形成的过程与机制。具体步骤如下：使用符合地质条件的岩性材料构建滑坡基础，包括基础底座、渗流通道及带有纵向裂隙的顶部滑体。在后端安装可更换的汇水模型，用于模拟自然界中水分的汇集过程。该部分构成了模拟的地质模型。在夏季降雨较多的环境下，可更换的后端汇水模型的水流通过渗流通道逐渐加剧，渗透系数随之增大，导致其前缘剪出口的剪切应力减弱，岩体强度下降。冬季时，后缘裂缝因冰雪填充而逐渐扩大，从而使得前缘剪出口愈加明显。通过调节制冷模块，将温度控制至-5℃，模拟冻胀效应，导致裂缝反复冻胀，逐渐变深变宽，坡体的稳定性进一步降低。经过数次的季节循环，后端汇水逐渐渗透至渗流通道前缘剪出口，季节性渗流作用不断扩展岩体的内部通道，导致滑坡前缘的抗剪强度进一步降低。在长期的渗流和冻胀反复作用下，渗流通道逐渐沿着不规则的三维剪切带破裂，前缘剪出口处形成裂隙，坡体的稳定性进一步下降。当受到低温冻胀的持续作用时，滑体最终失稳并发生滑动，从而能被采集设备捕获并进行分析。
3、本专利技术的有益效果是：能够有效研究后端汇水与低温冻胀致滑对岩质滑坡的实际工程影响。构成重心偏前方的类三角形纵截面能有利于顶部滑体产生实际滑动，达成试验目的；制冷模块能在短时间内迅速完成制冷操作，达到所需制冷效果。同时采用制冷片代替传统压缩机制冷，具有一定经济效益的同时能最大限度上减少箱体震动，避免制冷时的震动因素对箱体内模型造成干扰。
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1.一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置；包括箱体，箱体外表面顶部连接至综合性水泵的软管，箱体上部内部设置洒水装置；箱体内表面的侧面布设置采集设备；箱体内部设置基础底座，其特征在于：基础底座上侧一边通过第一连接器、第二连接器固定后端汇水模型，基础底座正上方布设好渗流通道，后端汇水模型与渗流通道底部齐平，渗流通道上设置顶部滑体，顶部滑体顶部设置纵向裂隙；洒水装置设置在后端汇水模型、顶部滑体上部，制冷模块设置在洒水装置、后端汇水模型和顶部滑体形成的空腔一侧；基础底座分为第一层底座、第二层底座、第三层底座、第四层底座；第一层底座与渗流通道、第二层底座交界面附近，第二层底座与第一层底座、第三层底座交界面附近，第三层底座与第二层底座、第四层底座交界面附近为薄层填充；第二层底座中心部位、第三层底座中心部位、第四层底座中心部位和底部部位为厚层填充并加入重晶石粉作为硬岩共同粘合，加入胶合剂；后端汇水模型为模拟平面山坡广角汇水条件，后端汇水模型两侧设置有挡水板，在前端设计有入水口，入水口宽度与渗流通道等同，入水口接入位置与渗流通道底部齐平，与渗流通道底面相接触；制冷模块包括半导体片、风
2.根据权利要求1所述的一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，其特征在于：顶部滑体为层状的粉砂岩沿基础底座设定的岩体倾向填充模型，顶部滑体以左顶点为平面直角坐标系坐标原点该图像近似公式为：
3.根据权利要求1或2所述的一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，其特征在于：箱体为保温材料构成的长方体状容器，纵向裂隙设置在顶部滑体顶部偏右位置。
4.根据权利要求1或2所述的一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，其特征在于：综合性水泵连接至计算机模块，综合性水泵输送水源至洒水装置。
5.根据权利要求1或2所述的一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，其特征在于：渗流通道为平面带状，其方向与岩体反倾，并在前缘形成剪出口；渗流通道采用粗粒、细粒粉砂岩、砂质粘土、石膏、石英砂岩与砼混合填充，加入重晶石粉作为硬岩共同粘合。
6.根据权利要求1或2所述的一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，其特征在于：第一连接器，第一连接器与第二连接器相对设置，第一连接器使用亚克力材料或较轻的金属材料制成，固定在第一层底座后侧，第一连接器顶部与渗流通道底部齐平，第一连接器固定在可更换的后端汇水模型上，并为渗流通道提供后端汇水环境；第二连接器使用亚克力材料或较轻的金属材料制成，固定在可更换的后端汇水模型底部，可插入第一连接器中并固定。
7.根据权利要求1或2所述的一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，其特征在于：还包括流速传感器，流速传感器设置在后端汇水模型的靠近入水口位置。
8.根据权利要求1或2所述的一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，其特征在于：半导体片设置9个，半导体片为12706半导体片。
9.根据权利要求1或2所述的一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，其特征在于：采集设备包括高速摄像机、三维激光扫描仪，采集设备安装在箱体内侧。
10.根据权利要求1或2所述的一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，其特征在于：岩质滑坡物理模型装置的试验步骤为：构建滑坡基础，滑坡基础包括基础底座、渗流通道及带有纵向裂隙的顶部滑体；安装后端汇水模型；在夏季降雨较多的环境下，后端汇水模型的水流通过渗流通道逐渐加剧，渗透系数随之增大；冬季时，通过调节制冷模块，控制温度模拟冻胀效应；经过数次的季节循环，后端汇水逐渐渗透至渗流通道前缘剪出口，季节性渗流作用不断扩展岩体的内部通道；在长期的渗流和冻胀反复作用下，渗流通道逐渐沿着不规则的三维剪切带破裂，前缘剪出口处形成裂隙，滑体最终失稳并发生滑动，被采集设备捕获并进行分析。
...【技术特征摘要】
1.一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置；包括箱体，箱体外表面顶部连接至综合性水泵的软管，箱体上部内部设置洒水装置；箱体内表面的侧面布设置采集设备；箱体内部设置基础底座，其特征在于：基础底座上侧一边通过第一连接器、第二连接器固定后端汇水模型，基础底座正上方布设好渗流通道，后端汇水模型与渗流通道底部齐平，渗流通道上设置顶部滑体，顶部滑体顶部设置纵向裂隙；洒水装置设置在后端汇水模型、顶部滑体上部，制冷模块设置在洒水装置、后端汇水模型和顶部滑体形成的空腔一侧；基础底座分为第一层底座、第二层底座、第三层底座、第四层底座；第一层底座与渗流通道、第二层底座交界面附近，第二层底座与第一层底座、第三层底座交界面附近，第三层底座与第二层底座、第四层底座交界面附近为薄层填充；第二层底座中心部位、第三层底座中心部位、第四层底座中心部位和底部部位为厚层填充并加入重晶石粉作为硬岩共同粘合，加入胶合剂；后端汇水模型为模拟平面山坡广角汇水条件，后端汇水模型两侧设置有挡水板，在前端设计有入水口，入水口宽度与渗流通道等同，入水口接入位置与渗流通道底部齐平，与渗流通道底面相接触；制冷模块包括半导体片、风扇、温度探头、导热铜片及水冷装置，半导体片平铺布置，风扇和水冷装置设于半导体片的两侧，风扇朝向洒水装置一侧，水冷水泵与水冷装置连通，导热铜片分别与水冷装置和半导体片连接；水冷水泵设置在箱体外部，温度探头设置在风扇下部或者箱体内部位置。
2.根据权利要求1所述的一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，其特征在于：顶部滑体为层状的粉砂岩沿基础底座设定的岩体倾向填充模型，顶部滑体以左顶点为平面直角坐标系坐标原点该图像近似公式为：
3.根据权利要求1或2所述的一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，其特征在于：箱体为保温材料构成的长方体状容器，纵向裂隙设置在顶部滑体顶部偏右位置。
4.根据权利要求1或2所述的一种后端汇水与低温冻胀致滑的岩质滑坡物理模型装置，其特征在于：综合性水泵连接至计算机模块，综合性水泵输送水源至洒水装...
【专利技术属性】
技术研发人员：王芷含，温韬，罗巧，陈宁生，崔饶溪，明冉冉，王誉晗，杨蕙周，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：
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