[实用新型]一种膨胀土边坡吸湿变形模型试验装置

说明书

技术领域

    本实用新型涉及岩土工程测试领域，具体涉及一种膨胀土边坡吸湿变形模型试验装置，用来测试不同类型膨胀土边坡在吸湿条件下，边坡表面与内部不同部位的变形特征与演化规律。

背景技术

在实际工程中，膨胀土边坡失稳滑坡多表现为季节性，大气环境因素是其主要控制条件之一，由于气候变化而引发的边坡失稳、路堤滑塌、渠道滑坡广泛存在。

一般来说，持续降雨或反复降雨均是诱发滑坡的主要原因。在降雨条件下，膨胀土边坡随着水分的入渗，富含亲水性矿物蒙脱石、伊利石的膨胀土大量吸水，一方面发生较大的膨胀变形，另一方面，膨胀土的抗剪强度随着饱和度的增长持续降低，最终累积过大的变形而发生滑坡。因此，开展膨胀土边坡吸湿变形的特征与发展规律方面的研究，对于滑坡的预报、防范与处治，都有着一定的指导意义。

为了更好的将膨胀土膨胀变形机理与试验结果应用于实际工程，往往需要依托实际工程，以渠道或边坡典型断面作为参考，按比例建立膨胀土边坡模型，开展膨胀土边坡吸湿膨胀变形室内物理模型试验。通过现场描述、监测数据与试验结果，研究模拟降雨条件或其它供水条件下，膨胀土吸水膨胀变形的变化特征与发展规律，探讨边坡破坏模式与失稳机理，为工程设计、建设提供一定的理论依据。

现有的膨胀土边坡变形试验模型，往往是在黏性土边坡试验模型的基础上加以改造，在边坡达到极限状态时，滑动面常按照圆弧形进行考虑，难以反映出膨胀土渗透性低，边坡变形浅层性，变形量大，以及变形破坏受裂隙控制作用明显等诸多特点。

因此，为解决以上缺陷问题，急需对现有的试验装置进行改造，提出一种适用于膨胀土边坡吸湿变形的模型试验装置，确保试验成果真实可靠。

发明内容

本实用新型目的在提供一种膨胀土边坡吸湿变形模型试验装置，本试验装置可进行不同类型的膨胀土，不同供水条件下，不同边坡特征下的膨胀土边坡吸湿变形试验，目的在于研究不同类型膨胀土边坡在吸湿条件下，边坡表面与内部不同部位的变形特征与演化规律，其测试精度高，操作简便，用料节约，适用范围广。

本实用新型实现其目的，所采用的技术方案是：

一种膨胀土边坡吸湿变形模型试验装置，其组成包括：模型箱，监测元器件，模拟降雨器。监测元器件装在模型箱中的土体内部与表面，模拟降雨器放置在模型箱上部坡肩断面处。

所述的模型箱由竖支梁、横支梁、斜支梁、肋式横梁、次横梁构成整体框架，加上斜面底板、底面板、侧面板、正面板构成箱体。模型箱为底面呈斜面的楔形箱体，外部尺寸约为5.5m×2.0m×1.5m，内部坡面处为斜面设计，斜面底板坡比与实际边坡坡比一致，约为1:1.5~1:3。其连接关系是：模型箱两侧面各有四根横支梁焊接于竖支梁上，次横梁焊接于横支梁末端的两根竖支梁底部之间，正面板焊接于八根横支梁顶端，斜支梁对称焊接于横支梁内侧，斜支梁一端位于底部横支梁距顶端约1250~1350mm处，另一端位于顶部横支梁末端，二根斜支梁之间等距离焊接约十根肋式横梁，斜面底板焊接于斜支梁与肋式横梁上，斜支梁对斜面底板起到定位作用，肋式横梁对斜面底板起到支撑作用。底面板焊接于底部横支梁上，并与斜面底板、正面板焊接，侧面板焊接于斜支梁与横支梁上，并与斜面底板、底面板、正面板焊接。

所述的监测元器件包括：水分传感器，静土压力盒，位移传感器，沉降板。其中，水分传感器用于监测边坡不同部位含水率的变化规律，可选择PR2/4型或PR2/6型土壤剖面水分检测仪等，内置4~6组测试传感器。静土压力盒用于监测边坡内部不同部位水平方向与竖直方向的应力特征，采用量程50~200kPa、直径约15~30mm的小型土压力盒。位移传感器用于监测边坡表面与内部不同深度处水平方向、竖直方向的胀缩变形，采用弹簧回弹式位移计，仪器量程约50~60mm，精度大于5/1000。沉降板用于测定边坡深部土体位移，采用直径约为7~9cm，高度约为60~70cm的小型沉降板。