[发明专利]一种室内可模拟多种致滑因素的边坡失稳动态演化装置

说明书

本发明提供了一种室内可模拟多种致滑因素的边坡失稳动态演化装置，包括模型框架单元、上覆荷载加载单元、冲击单元和地下水及降雨模拟单元，可对试样施加单次冲击振动，模拟爆破振动。本发明的一种室内可模拟多种致滑因素的边坡失稳动态演化装置可以进行大型边坡工程室内相似性模拟试验，从而对边坡失稳的动态演化过程进行跟踪、分析及研究，获得边坡滑坡破坏从形成、稳定、孕育、发展、破坏的动态时空演化规律及表现形式，并且根据对边坡失稳破坏规律及特征的认识，研究可用于边坡失稳前临滑预警的方法，从而为边坡失稳破坏前起到及时准确的预警提供技术支持。

技术领域

本发明涉及工程试验技术领域，尤其涉及一种室内可模拟多种致滑因素的边坡失稳动态演化装置。

背景技术

滑坡是斜坡岩土体沿着惯通的剪切破坏面所发生的滑移地质现象，随着世界人口的不断增长，人类生产生活的空间不断扩展，以经济和技术条件为支撑的工程活动愈加频繁，加之受全球气候变化的因素的影响，滑坡灾害频发，其中不乏大型滑坡灾害，造成了巨大的人员伤亡及财产损失，迄今为止，但凡有人类生产生活活动的地区，都发生过滑坡灾害。

矿山边坡稳定性是我国露天矿山特别是深部开采露天矿山必须面对的一个重大问题，对滑坡内在破坏机理及特征进行研究，从而提前做出应对措施，是矿山安全生产领域的重要研究方向及关键技术环节。现有技术中的边坡失稳试验，往往采用等比例缩小模型在有限封闭空间水平地面进行堆筑，由于缩尺后边界条件，特别是重力效应，真正通过相似性模拟出现了边坡滑坡现象的几乎没有文献及报道，这大大限制了对边坡工程失稳破坏机理的认识和探索。同时对于传统滑坡试验场，通常也无法同时做到地下水、降水、上覆荷载、坡体材料组成不同变量共同作用下的滑坡模拟，导致模拟误差较大，不能反应实际的滑坡破坏情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种室内可模拟多种致滑因素的边坡失稳动态演化装置，以解决无法进行相似性模拟滑坡灾害发生的问题。

基于上述目的，本发明提供了一种室内可模拟多种致滑因素的边坡失稳动态演化装置，包括：模型框架单元、上覆荷载加载单元和冲击单元，其中：

所述模型框架单元由上横梁、底梁、后墙、前挡板和左右侧墙围成，所述左右侧墙内部设有所述左右双侧立柱，所述上横梁两端与所述左右双侧立柱上端固定连接，所述左右双侧立柱底端与所述底梁固定连接，所述后墙两侧与所述左右侧墙固定连接，所述前挡板底端与所述底梁固定连接，所述前挡板两侧与所述左右侧墙侧边固定连接；

所述上覆荷载加载单元设置在所述模型框架单元上方，所述上覆荷载加载单元包括加载油缸和加载板，所述加载板与所述加载油缸伸出端下表面固定连接；

所述冲击单元固设在所述模型框架单元后方，所述冲击单元包括冲击安装座、提升驱动机构、提升链条、提升横梁、导向柱、抓取释放机构、砝码机构、锤头、底板和冲击臂，所述冲击安装座和所述后墙上表面固定连接，所述提升驱动机构固设在所述冲击安装座上面，所述导向柱固定安装在所述底板与所述冲击安装座之间，所述提升驱动机构通过所述提升链条带动所述提升横梁沿所述导向柱上下移动，所述提升横梁下方依次连接所述抓取释放机构、砝码机构和锤头，所述冲击臂中间设有铰支点，所述冲击臂的一端设置在所述锤头下方，所述冲击臂的另一端设置在所述模型框架单元内部。

进一步的，所述上横梁与所述左右双侧立柱上端通过销轴连接，所述底梁与所述左右双侧立柱下端通过销轴和螺栓螺母进行连接。

进一步的，所述上覆荷载加载单元包括两组加载缸，每组所述加载缸包括若干个所述加载油缸，所述加载油缸通过比例伺服阀控制。

进一步的，所述加载油缸周围设有4个导向杆。

进一步的，所述加载油缸还配置了力传感器和位移传感器。

进一步的，所述加载油缸外围设有防护罩。

进一步的，所述冲击臂与所述后墙连接处设有硅胶板。