[实用新型]一种模拟复杂条件下岩土边坡失稳破坏的模型试验装置

说明书

本实用新型公开一种模拟复杂条件下岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，属于岩土工程及采矿工程技术领域，该模型试验装置，包括风雨模拟系统，地震模拟系统，相似模型试验系统、监测系统；本装置能够高效地进行排土场、尾矿坝等岩土边坡体的相似模型试验，研究分析边坡体分别在降雨、地震以及两者耦合作用下边坡体的稳定性及其破坏模式。

技术领域

本实用新型涉及一种模拟复杂条件下岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，属于边坡工程与矿山岩土工程技术领域。

背景技术

由于岩土体边坡破坏机理多样、破坏过程常伴随多种因素动态变化，因此单纯采用理论分析方法对破坏机理和破坏过程进行分析，往往得到的结论并不能准确全面反应其真实情况，此外工程岩土体边坡的破坏性十分巨大，在现实中根本不可能重复实验，因此模型实验便成为研究岩土体边坡破坏机理和破坏后影响程度与防控措施的有效途径。通过模型对岩土体边坡的破坏进行模拟可以选取单因素或多因素，通过对其参数进行修改，开展在改变单因素或多因素条件下的重复实验，得到的结果可进行对比，且更加真实可靠。

室内模型试验作为一种重要的工程科学研究手段，得到广泛应用，它能有效利用有限的人力、物力、时间来对边坡等实际工程进行模拟研究，通过模型试验，揭示和反映现象的本质，总结结论规律理论解决实际问题。因此模型试验能将实际过程中比较复杂的问题变得容易处理，能很好地发挥人的控制优势，从而便于试验的对比研究，当今世界许多国家的科研工作者相继采用模型试验在水力学，热力学，航空航天、矿业工程等领域取得相当多的成果，相似原理是模型试验的理论基础，模型试验是为实际服务的，为了能准确反映实际原形态就必须满足相似理论，符合相似准则。相似理论有三个相关理论组成，相似第一定理：模型试验与实际工程两个物理体系相似，相关变量方程式保持一个固定的比例(常数)；相似第二定理(模拟定理)：模型试验与实际工程无量纲的比例，模型试验的长度量纲、应力量纲等都必须具有与模型与实际相比一样的比例因数；相似第三定理也称π定理，根据相似三定理可以总结出模型试验一般需要满足①几何相似②运动相似③动力相似④初始条件以及边界条件相似。

几何相似是指模型与原型在尺寸长度上的几何形状相似，包括长度、面积、体积比尺，用下标M和N分别代表原型和模型，则：

长度比尺：

面积比尺：

体积比尺：

运动相似：指模型与原型所在流场的速度场相似，两种流场对应速度V与加速度a数值相似，方向相同。

速度V比尺：

加速度a比尺：

动力相似：原型与模型堆积体相对应点上受到的同名力成比例

力的比尺：

重力相似准则(弗汝德准则)，当重力起作用的是动力准则即为弗汝德准则，

降雨和地震作为实际边坡工程中引发地质灾害的主要诱因，在研究分析边坡稳定性时需全面考虑降雨与地震对边坡的影响。目前能够有效地模拟降雨入渗以及地震对露天岩土体边坡稳定性耦合作用的实验装置为数不多，并不能满足如今的科研需求，有鉴于此提出本实用新型。

发明内容

针对现有技术存在的问题及不足，本实用新型提供一种模拟复杂条件下岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，本装置能够用于进行室内边坡模型试验，分别研究降雨、地震及两者耦合作用下岩土体边坡破坏的动态演化过程，为分析各类工程边坡、自然边坡的稳定性提供技术支持，本实用新型通过以下技术方案实现。

一种模拟复杂条件下岩土边坡失稳破坏的模型试验装置，包括风雨模拟系统、地震模拟系统、相似模型试验系统、监测系统；

所述风雨模拟系统包括风机1、降雨板2、水管3、过滤器5、加压泵6、阀门7、入水口8、降雨板支架9、隔水板39；