[发明专利]一种地震作用下处置场场地稳定性模拟装置及方法

说明书

本发明公开了一种地震作用下处置场场地稳定性模拟装置，其包括基板，基板上设置模型箱，模拟土层从上到下依次填充有粉质黏土夹碎石层、中间强风化带层和中风化粉砂质岩层；粉质黏土夹碎石层、中间强风化带层和中风化粉砂质岩层的一侧形成坡道，模拟土层内埋设有若干加速度传感器、激光位移传感器和应变片。本方案提供的模拟方法包括：检测地震波条件下的加速度，计算加速度放大系数，对比放大系数对模拟土层的稳定性影响，分析稳定系数K对稳定性影响。可为地震滑坡、泥石流的预防和治理工作提供有针对性的依据，并可以实现对边坡稳定状态的实时掌握。

技术领域

本发明涉及地质活动研究技术领域，具体涉及一种地震作用下处置场场地稳定性模拟装置及方法。

背景技术

大量地震灾害显示，地震中死亡的人没有一个是“振”死的。地震造成人员伤亡的根本原因是地震动对工程结构的破坏以及引发的次生灾害，边坡失稳就是其中最为常见的地震次生灾害之一，在山区或丘陵地区，其危害程度有时甚至超越了地震动引起的结构破坏。因此，针对边坡地震稳定性的研究工作历来是岩土工程与工程地震领域重点课题之一。

特殊的地理环境，活跃的地质构造以及飞速发展的城市化建设又使得边坡地震稳定性问题在我国尤为突出。因此，开展边坡地震稳定性研究，对于我国边坡灾害的风险评估、抗震加固设计以及减轻滑坡灾害造成的损失具有十分重要的理论意义和工程应用价值。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种模拟准确、精度高的地震作用下处置场场地稳定性模拟装置及方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种地震作用下处置场场地稳定性模拟装置，其包括基板，基板上设置模型箱，模型箱的上端开口，模型箱通过若干型钢焊接构成，模型箱内设置有模拟土层，模拟土层从上到下依次填充有粉质黏土夹碎石层、中间强风化带层和中风化粉砂质岩层；粉质黏土夹碎石层、中间强风化带层和中风化粉砂质岩层的一侧形成坡道，模拟土层内埋设有若干加速度传感器，坡道表面设置有若干激光位移传感器，模型箱的上方设置有处置单元，处置单元的下方设置有延长杆，延长杆上设置有软质PVC玻璃材质的应变带，应变带的上粘接有若干应变片。

提供一种采用上述地震作用下处置场场地稳定性模拟装置的模拟方法，其包括以下步骤：

S1：将模型箱放置在地震发生装置上，在模型箱的上方架设处置单元；

S2：向箱体内依次填充粉质黏土夹碎石层、中间强风化带层和中风化粉砂质岩层：

S3：选取模拟土层内三个竖向的截面作为研究截面，并在三个研究截面上埋设若干加速度传感器；

S3：建立加速度放大系数K_i，K_i＝max[Y_i(t)]/max[X(t)]，其中，max[Y_i(t)]为测点i的加速度峰值，max[X(t)]为地震发生装置产生的加速度峰值，Y_i(t)为测点i的加速度时程，X(t)为地震发生装置产生的加速度时程；

S4：地震发生装置驱动施加地震波；

S5：分别采集三个研究截面上加速度传感器的检测值；

S6：计算每个测点i处的加速度放大系数；

S7：绘制三个研究截面上每个测点i的加速度放大系数与研究截面的高度对应的关系图；

S8：对比放大系数在各个研究截面上的分布，得到地震波对模拟土层的稳定性影响；

S9：将模拟土层划分成若干个潜在滑移区，采集每个滑移区内应变片检测的应力值F_i；

S10：计算每个滑移区的稳定系数K；