[发明专利]高位滑坡模型试验系统

说明书

本发明公开了一种高位滑坡模型试验系统，包括模型滑源区、第一斜滑槽、第二斜滑槽、滑槽垫层、液压支撑装置及控制装置，通过液压撑装置和齿轮轴连接系统对模型滑源区倾角进行调节，并控制后缘液压推板推力，能够实现不同类型滑坡受力特征，模型滑源区物理形态分为平直形和凹陷形，与实际边界条件相符合，适用于多种类型的滑坡变形破坏过程及运动过程的物理模型试验，并实现重复利用。本发明结构简单，组装方便，易于操作，具有分段式、大尺度、多因素、全过程、可调节性强等特点，能够模拟滑源区不同形态的滑动面及不同类型的加载模式，能够方便快捷的调节各部位的坡角，以便对不同类形的滑坡运动模式进行观察研究，具有推广应用的价值。

技术领域

本发明涉及滑坡模型实验领域，尤其涉及一种高位滑坡模型试验系统。

背景技术

高位滑坡指滑源区的剪出口显著高于坡脚的滑坡，由于高位滑坡具有较高的位能，一旦滑离滑源区，受运动场地地形条件的影响，运动形式往往出现很大改变。高位滑坡产生条件复杂，作用因素众多，发生和运动机理的多样性、变化性和复杂性，致使其预测和预防的难度大，一旦发生，将会造成重大人员伤亡及财产损失。目前，对滑坡进行研究的方法主要是数值模拟和模型试验。数值模拟方便快捷，投资少，但其精度依赖于计算边界条件、土体物理力学特征等参数的正确选择。而物理模型试验系统能直观模拟滑坡变形特征，信息量大，可信度高，为滑坡研究提供第一手资料，还可以与数值模拟结果相互验证。近几十年，众多国内外学者在滑坡模型实验的理论及技术研究方面做出了很大贡献，YasuhikoOkada(2008)研制了13米长，1米深，0.6米宽，的滑坡模型实验装置，该装置由两部分组成：上部结构的倾斜度可以在10°至45°之间变化，下部水平部分的宽度可以调节；G·Acharya(2009)等研制了一个长3.94m，宽0.3m，高0.8m的滑坡模型实验平台，研究了不同覆盖层厚度对降雨滑坡破坏模式的影响；冯震(2013)等，利用土工离心机，对1个包含4组结构面的地质力学模型进行了物理模型试验，揭示了软弱夹层抗剪强度的降低和关键块体瞬时失稳是鸡尾山滑坡发生的主要原因；郝明辉(2014)等，研制了总长9.2m，总高3.5m的滑坡模型实验装置，通过开展室内模型试验，研究了碎屑粒径、滑床糙率和挑坎对运动特性的影响。这些模型试验装置一定程度上促进了滑坡问题的研究，但对于高位滑坡物理模型试验仍存在一定程度的局限或缺陷：

(1)现有滑坡物理模型加载方式比较单一，大多数只能针对滑坡整体滑动进行模拟，缺乏对推移式、分级滑动的滑坡的变形破坏进行模拟。

(2)现有滑坡物理模型装置大多将滑源区简化为平台，忽略了滑源区滑面形态对滑坡启动机制的影响。

(3)现有滑坡物理模型装置模拟滑坡运动的场地条件形态单一，多为直板一段式，可调节性差，而实际滑坡途径的地形条件形态多样，包括直线形，阶梯形，凹面形等，因此，可能造成几何边界条件有较大误差。

(4)现有滑坡物理模型试验装置往往结构复杂，操作繁琐，为研究工作带来诸多不便。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高位滑坡模型试验系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括模型滑源区、第一斜滑槽、第二斜滑槽、滑槽垫层、液压支撑装置及控制装置，所述模型滑源区与第一斜滑槽连接，第二斜滑槽与第一斜滑槽连接，液压支撑装置包括第一液压支撑装置、第二液压支撑装置和第三液压支撑装置，所述第一液压支撑装置位于所述第一斜滑槽底部，所述第二液压支撑装置位于所述模型滑源区底部，所述第三液压支撑装置位于所述第二斜滑槽底部，所述液压支撑装置用于调节模型滑源区和斜滑槽的高度和角度，并起支撑作用，控制装置连接液压支撑装置并起控制作用。

所述模型滑源区与第一斜滑槽，第一斜滑槽与第二斜滑槽之间均采用齿轮轴连接，其中，模型滑源区的转动角度为0～60度，第一斜滑槽的转动角度为0～60度，第二斜滑槽的转动角度为0～20度。