[发明专利]多渗流条件下边坡稳定性机理研究通用模型试验系统

说明书

本发明公开一种多渗流条件下边坡稳定性机理研究通用模型试验系统，针对各种复杂水环境变化下诱发的边坡渗流类别，通过在模型装置内设计三种不同的边界来实现不同的渗流条件。边界1(降雨装置)可以用来模拟降雨作用下的边坡失稳、边界2(供水箱与多孔玻璃板)可以用来模拟边坡后缘裂隙充水或后缘的稳定水位变化引起的侧向渗流失稳、边界3(注水空间)可以用来模拟边坡底部水位上升或局部承压水作用引起的从下往上渗流失稳。三种边界既可以单独使用，也可以相互组合耦合使用，实现多种工况更好的模拟边坡周围水环境变化。根据不同的实际工程情况，通过不同的工况进行模拟，以期为边坡稳定性防灾减灾提供参考。

技术领域

本发明涉及试验模型技术领域，特别是涉及一种多渗流条件下边坡稳定性机理研究通用模型试验系统。

背景技术

边坡滑塌具有分布广泛、爆发频率高、危害性大等特点。研究表明大部分边坡失稳由水诱发。由水诱发的边坡失稳根据复杂水环境变化情况主要表现在以下三个方面。第一，在雨季，降雨作用明显，降雨量、雨强、短时暴雨及长历时小雨都会对边坡产生极大的威胁，此种情况常见于降雨诱发的各种边坡失稳。第二，边坡后缘的裂隙充水或者是后缘的高水位作用下，侧向坡内渗流也常常带来不利影响，此种情况多见于沿河路堤边坡或堤坝等侧向渗流失稳。第三，从旱季转为汛期，边坡地下水位会逐渐抬升，边坡底部会受到承压水或毛细水的作用含水量由边坡底面到上部不断增加导致失稳，此种情况多见于地下水环境变化复杂边坡。因此，不同渗流条件下边坡稳定性的研究是一个十分重要而复杂的课题。当前，对边坡失稳机理的研究主要集中在试验基础上。模型试验虽然在尺寸效应上有一定限制，但试验条件控制灵活，程序简单、安全低廉、具有良好的可操作性和重复性，通过室内再现边坡失稳过程，能为研究者提供直接的参考数据。因此，通过室内模型试验的方法来研究边坡失稳机理具有重要的现实意义。国内外已有的模型试验装置较少，装置简单，大都集中在模拟降雨作用下的边坡失稳。并且降雨模拟度不高、模式单一，同时并不能对裂隙充水、边坡后缘与底面水位变化、承压水等复杂水环境引起的多种渗流边界情况进行模拟研究。

当前，国内外滑坡模型试验装置存在以下几方面的不足：

(1)能模拟的地质结构构造单一，几何尺寸与实际相差较大；

(2)能模拟的渗流条件单一，大多集中在降雨型试验；

(3)模型装置密封性不够好，存在漏水的情况；

(4)试验中需要布设的传感器的电缆线和试验土体的接触问题；

(5)试验前后的运土较难。

发明内容

本发明的目的是提供一种多渗流条件下边坡稳定性机理研究通用模型试验系统，以解决上述现有技术存在的问题，试验系统构造简单、对场地大小和净空要求小、投入成本低、可重复使用，为复杂水环境变化引起的不同渗流条件下，多种类型土的边坡稳定性机理探讨与模型试验研究提供有效的方法与手段。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种多渗流条件下边坡稳定性机理研究通用模型试验系统，包括模型装置、降雨装置和监测数据装置，所述模型装置包括有机玻璃结构和钢框架，所述有机玻璃结构安装在所述钢框架的四周及底面，与水箱连接的所述降雨装置固定在所述钢框架的顶端；边坡试验土样呈梯形压实放置在所述模型装置的一侧，所述模型装置的另一侧设置有排水球阀；所述监测数据装置包括计算机和传感器组，所述传感器组对应设置在压实的试验土样层中并与所述计算机电联接。

优选的，所述钢框架包括四角处的主支撑柱、上横向支撑梁和依次连接主支撑柱底端的下横向支撑梁；以地面为参考，所述下横向支撑梁的高度为0.2m，位于所述主支撑柱宽度方向且与所述排水球阀同向的上横向支撑梁的高度为0.65m，其余所述上横向支撑梁均连接设置于所述主支撑柱的顶端。