[发明专利]一种反倾岩质边坡模型试验的模拟地应力试验装置及方法

权利要求书

1.一种反倾岩质边坡模型试验的模拟地应力试验装置，其特征在于：包括模型箱、应力加载系统及监控系统；

所述模型箱内部设有滑动设置的应力加载板，所述应力加载板与所述模型箱的一侧面之间形成反倾岩质边坡模型的容置空间，且所述模型箱该侧面上部设有缺口，所述模型箱包括长方体模型框架，所述模型框架的前后侧面均设有透明板，所述应力加载板垂直设置于两所述透明板之间，且所述模型框架上与所述应力加载板相对的一侧面设有后缘挡板，所述后缘挡板高度低于所述模型框架高度，所述后缘挡板上方形成所述缺口，所述应力加载板的底部设有多个主动滑轮，所述主动滑轮支撑于所述模型箱的底面，所述应力加载板的上部为“凸”字形，所述应力加载板上部卡入所述模型框架前后侧之间且可滑动；

所述应力加载系统包括沿着竖直方向间隔设置的至少三个液压伸缩臂及控制器，其中所有液压伸缩臂均设置于所述应力加载板背离所述容置空间的一侧，且每一所述液压伸缩臂的输出端连接所述应力加载板，所述控制器分别连接各所述液压伸缩臂，用以控制各所述液压伸缩臂的伸缩速率使所述应力加载板倾斜对反倾岩质边坡模型施加倾斜作用力；

所述监控系统设置于所述模型箱的外部，包括用于监测反倾岩质边坡模型破坏瞬时边坡速度场的高速摄像机、用于监测边坡温度场确定滑坡破坏面位置的红外摄像仪、以及用于监测反倾岩质边坡模型整个变形演化过程的普通摄像机。

2.如权利要求1所述的一种反倾岩质边坡模型试验的模拟地应力试验装置，其特征在于：所述应力加载板靠近所述容置空间一侧的侧面设有沿着竖直方向间隔设置的多个土压力传感器。

3.如权利要求1所述的一种反倾岩质边坡模型试验的模拟地应力试验装置，其特征在于：所述应力加载板的背部设有多个十字交叉架，每一所述液压伸缩臂的输出端连接均力垫板并通过所述均力垫板连接一所述十字交叉架。

4.如权利要求1所述的一种反倾岩质边坡模型试验的模拟地应力试验装置，其特征在于：所述控制器上设有多个伸缩力臂速率调节按钮，每一所述伸缩力臂速率调节按钮用于控制一所述液压伸缩臂的伸缩速率。

5.如权利要求1所述的一种反倾岩质边坡模型试验的模拟地应力试验装置，其特征在于：所述应力加载系统还包括闭式油箱以及与所述闭式油箱连接的高压油泵，所述高压油泵还分别连接各所述液压伸缩臂，所述控制器连接所述高压油泵，通过控制所述高压油泵的泵油量来调节各所述液压伸缩臂的伸缩速率。

6.如权利要求4所述的一种反倾岩质边坡模型试验的模拟地应力试验装置，其特征在于：所述控制器还设有显示屏，用以显示各所述液压伸缩臂的伸缩速率及伸缩位移。

7.如权利要求1所述的一种反倾岩质边坡模型试验的模拟地应力试验装置，其特征在于：所述监控系统还包括计算机，所述计算机分别连接所述高速摄像机、所述红外摄像仪及所述普通摄像机。

8.一种反倾岩质边坡的高地应力试验方法，其特征在于：使用如权利要求1～7任意一项所述的一种反倾岩质边坡模型试验的模拟地应力试验装置，且包括以下步骤：

S1根据实际工程地质调查获得的反倾岩质边坡地形地貌、地质构造及地应力参数，采用相似材料预制反倾岩质边坡模型；

S2将反倾岩质边坡模型装入所述模型箱内的容置空间内；

S3启动各所述液压伸缩臂并调节各液压伸缩臂的伸缩速率，使所述应力加载板倾斜对反倾岩质边坡模型施加围压，直至围压达到满足相似准则下地应力的数值时关停各所述液压伸缩臂，反倾岩质边坡模型在自重作用下或开挖情况下的完成边坡变形演化；

S4通过所述高速摄像机记录反倾岩质边坡模型破坏瞬时的边坡瞬时速度场、以及通过所述红外摄像仪记录边坡温度场并据此确定滑坡破坏面位置、以及通过所述普通摄像机记录反倾岩质边坡模型整个变形演化过程。