申请/专利权人：中国长江三峡集团有限公司

申请日：2021-12-29

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114295806B

主分类号：G01N33/24

分类号：G01N33/24;G01N3/08;G01N3/06;G01N3/02;G01D21/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.04.26#实质审查的生效;2022.04.08#公开

摘要：本发明提供了一种多场耦合的黄土‑泥岩滑坡灾害模拟试验装置及方法，试验箱上部设置有降雨装置和温度控制装置；试验箱的底部设有泥岩产状控制器，泥岩产状控制器上方设置有泥岩模拟层，所述泥岩产状控制器由薄板、设于薄板下方的转向板、铰支座、伸缩杆及液压千斤顶组成；通过转向板以及铰支座自由灵活调节薄板在空间中的方位，用于模拟黄土‑泥岩边坡中不同泥岩的产状，配合伸缩杆和液压千斤顶，来调整薄板的高度，满足黄土‑泥岩边坡中泥岩的位置。了解黄土边坡中裂缝形成及发展规律，探究黄土‑泥岩滑坡的诱发原因、破坏模式，定量评价黄土‑泥岩滑坡灾害。

主权项：1.一种多场耦合的黄土-泥岩滑坡灾害模拟试验方法，包括一种多场耦合的黄土-泥岩滑坡灾害模拟试验装置，所述试验装置包括容纳黄土（21）的试验箱（1），试验箱（1）上部设置有降雨装置（2）和温度控制装置（3）；试验箱（1）的底部设有泥岩产状控制器（4），泥岩产状控制器（4）上方设置有泥岩模拟层（5），其特征在于：所述泥岩产状控制器（4）由薄板（6）、设于薄板（6）下方的转向板（7）、铰支座（8）、伸缩杆（9）及液压千斤顶（10）组成；通过转向板（7）以及铰支座（8）自由灵活调节薄板（6）在空间中的方位，用于模拟黄土-泥岩边坡中不同泥岩的产状，配合伸缩杆（9）和液压千斤顶（10），来调整薄板（6）的高度，满足黄土-泥岩边坡中泥岩的位置；所述降雨装置（2）包括降雨支架（11）、降雨软管（12）、雾化喷头（13）、水表（14）、上水阀门（15）、储水装置（16）和水泵（17）；所述降雨支架（11）位于试验箱（1）的上部空间中，所述降雨软管（12）固定在降雨支架（11）上，所述雾化喷头（13）与降雨软管（12）连接，明确了降雨的位置；所述降雨软管（12）的相应位置安装水表（14）和上水阀门（15）；所述温度控制装置（3）由多组发热体（19）和发热体支座（18）组成；在试验箱（1）外部添加了保温层（20）来避免试验箱（1）向外散热；对发热体（19）与试验箱（1）内部温度进行了标定，获得温度控制装置（3）的温度标定曲线，真实模拟黄土-泥岩边坡所处的温度环境；所述泥岩模拟层（5）采用可拆卸的橡胶垫层，并能够根据泥岩的力学性质替换不同性质的橡胶垫层，以实现真实模拟泥岩和黄土-泥岩接触面；所述试验箱（1）底部设有一个或多个泥岩产状控制器（4）；为避免降雨装置（2）中不必要的水分蒸发，所述储水装置（16）、降雨软管（12）以及阀门均需符合气密性要求；对降雨装置（2）进行了降雨量标定试验，获得了降雨量标定曲线，保证降雨量控制的准确性；所述试验方法包括以下步骤：S1：明确黄土-泥岩边坡原型，了解边坡概况和当地的相关气象条件，结合试验箱（1）尺寸，综合考虑确定模型相似比N；S2：根据选定的模型相似比N，结合黄土-泥岩边坡原型中黄土、黄土-泥岩接触面的物理力学性质，确定黄土（21）及泥岩模拟层（5）的材料选用；S3：依据选定的模型相似比N和黄土泥岩边坡原型，确定试验箱中黄土-泥岩边坡的物理尺寸；同时确定每个泥岩产状控制器（4）与X轴方向的夹角α1、与Y轴的方向的夹角α2，并调整薄板（6）的高度h；S4：将泥岩模拟层（5）铺设至泥岩产状控制器（4）的薄板（6）上方；并将黄土（21）分层填筑在试验箱（1）内，并在相应的位置布设土压力计（22）和水分传感器（23）；S5：在黄土-泥岩边坡外部布设位移计（24），监测边坡表面的变形情况；同时布设PIV监测系统（25）获得黄土-泥岩边坡的整体变形情况；S6：根据当地的气象条件及降雨装置（2）的降雨量标定曲线、温度控制装置（3）的温度标定曲线，确定储水装置（16）中蒸馏水的体积和发热体（19）的数量；S7：开始试验，通过土压力计（22）、水分传感器（23）及PIV监测系统（25）明确黄土-泥岩边坡中水分运移迁徙规律，了解黄土边坡中裂缝形成及发展规律，探究黄土-泥岩滑坡的诱发原因、破坏模式，定量评价黄土-泥岩滑坡灾害。

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