[发明专利]顺层岩质边坡地下开挖模型试验系统及试验方法

摘要

本发明公开了一种顺层岩质边坡地下开挖模型试验系统及方法，涉及边坡稳定性及地质灾害领域，该试验系统包括边坡模型试验架、恒温控制箱、高速摄像机、侧压力加载装置、数据采集器和电脑，边坡模型试验架内置岩层模型，岩层模型内置开挖体模型，边坡模型试验架置于恒温控制箱内，侧压力加载装置的施力端作用于岩层模型的一侧，数据采集器一端连接位于岩层模型内的传感器，另一端连接电脑，侧压力加载装置受控于电脑，高速摄像机用于拍摄岩层模型的渐进破坏过程并将图像传输至电脑。本发明的目的是为了解决顺层岩质边坡地下开挖条件下进行模型试验的难点，是在于用于揭示地下开挖诱发顺层岩质边坡的失稳破坏机理。

主权项

1.一种顺层岩质边坡地下开挖模型试验系统，其特征是：该试验系统包括边坡模型试验架(1)、恒温控制箱(2)、高速摄像机(3)、侧压力加载装置、数据采集器(5)和电脑(6)，所述边坡模型试验架(1)内置岩层模型(15)，所述岩层模型(15)内置开挖体模型(16)，所述边坡模型试验架(1)置于恒温控制箱(2)内，所述侧压力加载装置的施力端作用于岩层模型(15)的一侧，所述数据采集器(5)一端连接位于岩层模型(15)内的传感器，另一端连接电脑(6)，所述侧压力加载装置受控于电脑(6)，所述高速摄像机(3)用于拍摄岩层模型(15)的渐进破坏过程并将图像传输至电脑(6),所述边坡模型试验架(1)由一个矩形框架以及下方的弯折式升降装置组成，所述矩形框架由侧向挡板(7)、底板(8)、反力挡板(9)、顶板(11)围成，所述岩层模型(15)位于矩形框架内，所述弯折式升降装置包括支座(12)，所述支座(12)的一端与矩形框架铰接，另一端通过弯折杆(13)与矩形框架连接，通过所述弯折杆(13)的伸缩可实现矩形框架一端的升降,所述岩层模型(15)为采用相似材料预制的长方体，相似材料由石蜡、石膏、水、砂组成，开挖体模型(16)采用与岩层模型(15)相同的相似材料进行预制，并在开挖体模型(16)的前后两侧设置电加热片,所述侧压力加载装置包括位于所述矩形框架的一侧的移动加载板(10)，所述移动加载板(10)用于推顶所述岩层模型(15)，还包括夹在移动加载板(10)和反力挡板(9)之间的加载气囊(17)，所述加载气囊(17)通过高压输气管连接气压控制器(4)，所述气压控制器(4)受控于电脑(6)，所述恒温控制箱(2)用于控制温度变化，其四面由透明有机玻璃构成，所述传感器为拉线式位移传感器,所述移动加载板(10)截面为工字型，所述移动加载板(10)的上下侧分别设有定位凸起(19)，所述顶板(11)和底板(8)上分别设有容纳所述定位凸起(19)的长条形的滑槽(20)，所述移动加载板(10)借助于定位凸起(19)沿着滑槽(20)的长度方向移动。