一种可模拟真实地貌的边坡模型试验设备

摘要

本发明公开了一种可模拟真实地貌的边坡模型试验设备，包括底座、模拟山体、模拟试验体、模拟边坡、可升降支架和可滑移导轨，可升降支架的一端与模拟边坡的上端铰接，另一端与底座铰接，模拟边坡的下端与可滑移导轨滑接，模拟边坡可拆式安装在模拟边坡上，模拟边坡上设置用于调整边坡的粗糙程度的粗糙调整块。本发明不仅可以实现真实地貌还原，还可拆卸重组，从而改变不同地貌，延续性强。

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种可模拟真实地貌的边坡模型试验设备。

背景技术

全世界每年因地质灾害而引起巨大的经济和财产损失，对地质灾害的研究及防控有其必要性。目前研究滑坡、泥石流以及堆积体滚落滑移等地质灾害的手段包括：数值法、试验法、理论计算法。试验法包括现场试验和室内试验，尤其以室内模型试验运用最广，结果更具有说服力。

在孤石滚落、堆积体滑移、泥石流等模拟模型试验中，现有模型在制作过程中，很少考虑真实地形，一方面，真实地形的模型制作一般通过混凝土浇筑或者3D打印，这种方法制作的真实地形模型不具备变通性，即浇筑完成后只能表征一种特定地貌，若需要改变模型地貌则之前的模型就会作废，而制作新的模型需要大一定的经济及人力支撑，这种方法一定程度上存在浪费和不可延续性。另一方面，由于还原真实地貌困难，很多模型试验中不再考虑真实地貌，这种试验的试验结果一定程度上相对还原真实地貌的模型试验结果准确性较差。再者，通过3D打印或者浇筑的模型，其模型地貌不可破坏，因此在布置监测元件或者仪器的时候只能选择布置在模型表面，则仪器数据线布置或者仪器本身占用体积均可能影响试验结果的准确性。

发明内容

本发明目的在于提供一种可模拟真实地貌的边坡模型试验设备，以主要解决上述问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种可模拟真实地貌的边坡模型试验设备，包括底座、模拟山体、模拟试验体、模拟边坡、可升降支架和可滑移导轨，所述可升降支架的一端与所述模拟边坡的上端铰接，另一端与所述底座铰接，所述模拟边坡的下端与所述可滑移导轨滑接，所述模拟山体可拆式安装在所述模拟边坡上，所述模拟边坡上设置用于调整模拟边坡的粗糙程度的粗糙调整块。

进一步的，所述模拟边坡包括接触面层骨架和模型支撑板，所述接触面层骨架间隔安装在所述模型支撑板的上方，所述接触面层骨架上均布有网孔，不同高度的所述粗糙调整块插接在所述网孔内且通过所述模型支撑板支撑。

进一步的，所述接触面层骨架和模型支撑板之间设置有减震弹簧。

进一步的，所述模拟边坡的下端枢接有导轮，所述导轮与所述可滑移导轨的滑槽配合，所述可滑移导轨与所述底座铰接。

进一步的，所述模拟边坡的两侧安装有透明的钢化玻璃，所述钢化玻璃固接在模型支撑板上。

进一步的，所述模拟边坡的下端设置有用于容纳所述模拟边坡上滑移下来的试验散粒体的兼容性扩展垫层。

进一步的，所述兼容性扩展垫层为钢板层或者帆布层。

进一步的，所述模拟山体由连杆和管接头拼接而成，所述接触面层骨架和模型支撑板之间设置有垫块，所述模拟山体通过螺丝连接所述垫块以固定到所述模拟边坡上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的边坡模型试验设备在框架搭建上，灵活可拆卸，各个构建之间不是采用机械焊接的方式，而是采用螺丝扣件连接的方式，试验完成后可拆卸所有杆件，待下次使用可以重新组装，整体不占用较大空间。

本发明的边坡模型试验设备通过增加可升降支撑和可滑移导轨，再配合兼容性扩展垫层，使试验设备在边坡坡脚控制和边坡模型整体长度方向具备兼容性。

本发明的边坡模型试验设备可采用不同长度的杆件与扣件之间的搭接，来实现对原始地貌构建的兼容性，以适应任何实际地貌缩尺模型的需求。

本发明的边坡模型试验设备的所有杆件和扣件均可根据边坡模型大小(质量、尺寸)进行调整选择，这些杆件的价格均比较实惠，杆件市面上均有售卖，所以整个模型制作无论是造价还是相较于现有的制作方式均有优势。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例公开的可模拟真实地貌的边坡模型试验设备的第一轴测示意图；

图2本发明优选实施例公开的可模拟真实地貌的边坡模型试验设备的第二轴测示意图；

图3本发明优选实施例公开的可模拟真实地貌的边坡模型试验设备的主视示意图；

图4本发明优选实施例公开的可模拟真实地貌的边坡模型试验设备的侧视示意图；

图5本发明优选实施例公开的接触面层骨架的结构示意图；

图6本发明优选实施例公开的模拟山体的固定示意图。

图例说明：

1、底座；2、模拟山体；21、连杆；22、管接头；23、螺丝；24、垫块；3、模拟试验体；4、模拟边坡；41、接触面层骨架；411、网孔；42、模型支撑板；43、减震弹簧；44、导轮；45、钢化玻璃；5、可升降支架；6、可滑移导轨；7、兼容性扩展垫层；8、粗糙调整块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1-6所示，本发明实施例首先公开了一种可模拟真实地貌的边坡模型试验设备，包括底座1、模拟山体2、模拟试验体3、模拟边坡4、可升降支架5和可滑移导轨6，模拟试验体3用于从模拟孤石、堆积体、泥石流等从模拟边坡4的上方向下滚落，可升降支架5的一端与模拟边坡4的上端铰接，另一端与底座1铰接，从而调整模拟边坡4的坡度，从而实现不同坡度的地质灾害的模拟，具体的，可升降支架5可以采用螺纹套管组件、液压伸缩管、气压伸缩管和电推杆等伸缩部件。模拟边坡4的下端与可滑移导轨6滑接，模拟山体2可拆式安装在模拟边坡4上，模拟山坡上较大的山体结构，模拟边坡4上设置用于调整边坡的粗糙程度的粗糙调整块8，粗糙调整块8具有多种高度，既可以与坡面持平，也可以低于或者高于坡面设置，从而通过粗糙调整块8模拟模拟边坡4凹凸不平的情况。

在本实施例中，为了模拟模拟边坡4凹凸不平的情况，模拟边坡4包括接触面层骨架41和模型支撑板42，接触面层骨架41间隔安装在模型支撑板42的上方，接触面层骨架41上均布有网孔411，不同高度的粗糙调整块8插接在网孔411内，且其底部通过模型支撑板42支撑，其中，若不插入粗糙调整块8，则可以模拟局部凹陷，插入伸出模拟边坡4的坡面的粗糙调整块8则模拟局部凸起。

在本实施例中，接触面层骨架41和模型支撑板42之间设置有减震弹簧43，减震弹簧43一方面可以简单模拟振动作用(比如地震)下诱发模拟试验体3(即危岩体)滚落，因为模拟试验体3一开始是不会动的，需要诱发条件让它滚落；另一方面可以在模拟较大块石滚落时候对底层支撑系统的保护作用，不至于因为块石滚落冲击对整个系统造成破坏。

在本实施例中，模拟边坡4的下端枢接有导轮44，导轮44与可滑移导轨6的滑槽配合，可滑移导轨6与底座1铰接，从而可以灵活调整模拟边坡4底部的前后距离。

在本实施例中，模拟边坡4的两侧安装有透明的钢化玻璃45，钢化玻璃45固接在模型支撑板42上，一方面可以防止模拟边坡4上下落试验散粒体从两边掉落，另一方面也便于从侧面观察模拟的情况。

在本实施例中，为了使试验设备在边坡坡脚控制和边坡模型整体长度方向具备兼容性，模拟边坡4的下端设置有用于容纳边坡上滑移下来的试验散粒体的兼容性扩展垫层7，兼容性扩展垫层7上还可以设置其他模拟地质状况。具体的，兼容性扩展垫层7为钢板层或者帆布层。

在本实施例中，模拟山体2由连杆21和管接头22拼接而成，外表面采用封皮等做表面包覆处理，从而形成类似实体结构。模拟山体2可以为多种空间结构，比如四面体。接触面层骨架41和模型支撑板42之间设置有垫块24，模拟山体2通过螺丝23连接到垫块24以固定到模拟边坡4上。

然后，本发明实施例公开了边坡模型试验设备的构建方法：

第一步，可升降支架5采用液压伸缩管，通过液压伸缩管与底座1先连接，液压伸缩管两端都焊接套管接头，底座1两端伸出圆柱形轴承，将套管与轴承套接，即可形成一个可旋转铰接；

第二步，先将模型支撑板42的上部轴承与液压伸缩管的连接完成，再将可滑移导轨6的一端焊接套管，通过第一步的方式与底座1连接；

第三步，模型支撑板42的下端焊接导轮44，导轮44自带可制动刹车，将整个模型支撑板42组装完成，然后将模型支撑板42与上部轴承焊接，焊接完成后，将整个体系立起来；

第四步，在模型支撑板42上将连接好的接触面层骨架41铺设并用螺丝23及垫块24固定住；

第五步，根据实际地貌，设计制作模拟山体2，再将其固定在接触面层骨架41的设计位置；

第六步，在接触面层骨架41上的网孔411内设置粗糙调整块8，完成模拟边坡4的粗糙程度设置；

第七步，在接触面层骨架41的表面使用土层覆盖，构建模拟山体2，若需要考虑水的作用，可以在接触面层骨架41上面再添加一层防水布；

第八步，完成设备制作。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。