[发明专利]一种用于含有软弱夹层的边坡稳定性试验模型

说明书

技术领域

本发明涉及边坡稳定性试验，特别是用于含有软弱夹层的边坡稳定性试验模型。

背景技术

在工程实际中，边坡及加固边坡的长期稳定性是影响许多重大土木工程安全的重要因素，工程边坡及其加固设计需进行边坡稳定性试验。目前，对于降雨、风化等因素对边坡稳定性影响的模型试验中的软弱夹层模拟，一般是静态地采用填充相关配比材料（可塑性材料）或者设置白铁皮（硬质材料）等接触面来模拟。上述方法事先确定了滑裂面位置以及滑面的力学参数，后施加较大荷载来实现上下坡体滑动，这种模拟方法与工程实际还有较大的出入，无法模拟边坡潜在滑面力学性质从强变弱的动态过程，使得相关岩土实验无法达到预期效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于含有软弱夹层的边坡稳定性试验模型，本发明模型可全过程地动态地模拟实际工程中降雨、风化等因素对边坡潜在滑面缓慢长期的劣化作用，而且减短了试验周期，可控制劣化程度，安全经济成本低。

本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：

一种用于含有软弱夹层的边坡稳定性试验模型，它包括上部岩体、下部岩体和软弱夹层，软弱夹层设置在上部岩体和下部岩体之间；软弱夹层的材料的组分主要包括石蜡，软弱夹层内铺设有电加热装置。

上述方案中，所述软弱夹层的材料组分质量配比为：石蜡90-100%，蜂蜡0-5%，硬脂酸0-5%。

上述方案中，所述软弱夹层内铺设一层铁丝网。

上述方案中，所述电加热装置为电热丝，电热丝均匀铺设在铁丝网上。

上述方案中，所述铁丝网上还铺设有电子温度计探头和温控器探棒。

上述方案中，所述软弱夹层与水平面的夹角为10-75°。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明模型的软弱夹层主要为石蜡，软弱夹层内铺设有电加热装置，通过电加热装置加热软弱夹层时，测出软弱夹层在每种温度下的剪切变形曲线和不同温度下的c和值，发现软弱夹层在温度缓慢逐渐上升时出现弹性材料转变为塑性材料，这与软弱夹层劣化过程相吻合，因此，本发明模型可通过温度控制，全过程地动态地模拟实际工程中降雨、风化等对边坡软弱夹层缓慢长期的劣化作用，模拟边坡潜在滑面力学性质从强变弱的动态过程，使得相关岩土实验达到预期效果。

2、通过本发明模型试验，安全经济成本低，减短了试验周期，通过对温度的控制，可控制劣化程度和速度。

3、石蜡具有遇热软化的特性，但纯石蜡试块强度较低、易脆，可以通过加入少量蜂蜡和硬脂酸的方法，提高石蜡的强度和韧性，使得软弱夹层在温度上升时的变化更加接近于软弱夹层的劣化过程。

4、所述软弱夹层内铺设一层铁丝网，起骨架作用。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图。

图2为电热丝加热控制电路图。

图3为铁丝网上电热丝、电子温度计探头和温控器探棒分布图。

图4-7为不同温度下软弱夹层材料剪切位移关系曲线。

图8为不同温度下软弱夹层材料内摩擦角变化曲线。

图9为不同温度下软弱夹层材料粘聚力变化曲线。

图10为软弱夹层材料65V电压加热速率。

图11为自然冷却速率。

图12为软弱夹层材料25℃控温曲线。

图中：1-上部岩体，2-下部岩体，3-软弱夹层，4-电加热装置，5-铁丝网，6-电子温度计探头，7-温控器探棒，8-垫层，9-位移传感器，10-模拟锚索。

具体实施方式

如图1所示的本发明实施例，它为用于边坡锚固系统设计而进行的边坡稳定性试验模型，它包括上部岩体1、下部岩体2和软弱夹层3；下部岩体2设置在垫层8上，软弱夹层3设置在上部岩体1和下部岩体2之间。试验边坡坡面与水平面夹角60°，软弱夹层厚度为3cm，垫层厚度20cm。边坡一共设置两列锚索10,，每列设置7根锚索10（锚索为直径4mm的紫铜丝模拟）。锚索穿过潜在滑带10cm，即锚固段长度10cm，每根锚索垂直间距12.5cm，两列锚索之间水平间距23cm。在滑块靠近坡脚垫层附近留有10cm空间，方便潜在滑带弱化下滑块的下滑留有空间。

所述软弱夹层3与水平面的夹角一般为10-75°。本实施例软弱夹层3与水平面的夹角为45°。

所述软弱夹层的材料的组分主要包括石蜡，在测定石蜡力学参数试验中，发现纯石蜡的强度、韧性较差，有时不符合试验要求，因此尝试在石蜡中可以添加蜂蜡和硬脂酸等改性材料，以改变石蜡的韧性、脆性和强度。