[发明专利]一种模拟抛射型滑坡实验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟抛射型滑坡实验装置的实验方法，所述实验装置采用气动式抛射动力系统，所述气动式抛射动力系统包括振动装置（3），所述振动装置（3）的顶部设置有模拟结构面（13），所述模拟结构面（13）上设置有边坡土体（7），所述边坡土体（7）的内部通过通气管道（8）与氮气瓶（9）相连，所述模拟结构面（13）的顶部设置有模拟降雨装置（5），所述模拟结构面（13）和边坡土体（7）之间设置有高强纤维透气层（14）、加速度传感器（10）、位移传感器（11）和应力传感器（12），所述模拟结构面（13）内部填充有磁性填充物（16），并在边坡土体（7）的内部设置有电磁铁（17），所述电磁铁（17）与布置在被抛射土体中的柔性铁皮（15）相配合，并产生电磁力；

所述实验装置采用磁动式抛射动力系统，所述磁动式抛射动力系统与气动式抛射动力系统结构相同，其不包括通气管道（8）和氮气瓶（9）；

采用所述磁动式抛射动力系统实验方法步骤如下：

步骤1：模拟结构面（13）的制作：在边坡土体（7）和被抛射土体中都安装电磁铁（17），并把片状的柔性铁皮（15）安装到相应模拟结构面（13）的下方，使其受力均匀；根据磁体间的排斥原理，当通电后，两者就会产生一种斥力，以此来代替气压给的力，通过调节被抛射土体中电磁铁中电流的大小来模拟气压的大小，具体为在相应的结构面下方位置安装好可调节电流大小的电磁铁，并把原本在被抛射土体底部安装的片状的柔性铁皮（15）安装到相应结构面的下方；

步骤2：磁性结构面的控制：通过调节被抛射土体中电磁铁（17）中电流的大小来进行粘结力的调节，这样还可以用来代替降雨和冰冻装置，通过调节电流大小来改变滑带中的粘聚力c以及内摩擦角φ值来模拟真实降雨和冰冻环境下的粘聚力c以及内摩擦角φ值，实现干燥条件下滑带的软化模拟；

步骤5：振动作用的操作流程：只开启振动装置（3）与高清摄影装置（4），将地震的具体振动频率与振动幅度测量计算出来将其换算到计算机上据此启动振动台模拟出地震并与此同时开启高清摄影装置（4）拍摄振动过程；振动一段时间后，观测边坡抛射情况，读出各传感器的读数，分别记录下在此次抛射的应力情况、位移情况、加速度数值；

步骤6：磁力抛射作用的操作步骤：将边坡还原成抛射前的情况，并保持环境跟抛射前基本相同，慢慢增强电磁铁电流，当电流达到一定值后发生土体抛射，读出各传感器的读数，分别记录下在此时抛射时的临界气压、应力情况、位移情况、加速度数值；

步骤7：振动与磁力抛射同时作用的操作步骤：还原边坡，打开振动装置并慢慢增强电磁铁电流，并开启高清摄影装置（4），在土体抛射后，读出各传感器的读数并分别记录下在此时抛射时的位移距离、临界气压、应力情况、加速度数值，根据所得的数据分析它们之间的相互作用关系，为研究该类型的滑坡打下基础。

2.根据权利要求1所述的一种模拟抛射型滑坡实验装置的实验方法，其特征在于：所述模拟降雨装置（5）包括设置在边坡土体（7）正上方的主导水管（21），所述主导水管（21）上连接有多根分支的分导水管（22），所述分导水管（22）的底部均布安装有多个喷头（18），所述主导水管（21）上安装有阀门（20）和流量计（19）。

3.根据权利要求1所述的一种模拟抛射型滑坡实验装置的实验方法，其特征在于：所述振动装置（3）包括多个均布的上下振动缸（25），所述上下振动缸（25）的顶部固定有支撑层板（26），所述支撑层板（26）的顶部固定有左右振动缸（27），所述左右振动缸（27）的活塞杆末端固定有滑动支柱（24），所述滑动支柱（24）的顶部固定有支撑层板。

4.根据权利要求1所述的一种模拟抛射型滑坡实验装置的实验方法，其特征在于：所述通气管道（8）共有多根，分别预埋在边坡土体（7）内部的不同位置。

5.根据权利要求1所述的一种模拟抛射型滑坡实验装置的实验方法，其特征在于：所述边坡土体（7）的侧面布置有高清摄影装置（4）。