一种模拟多场耦合作用下岩溶区生态边坡失稳破坏装置

摘要

本实用新型公开了实验模拟装置技术领域的一种模拟多场耦合作用下岩溶区生态边坡失稳破坏装置，包括喷淋系统、定制模型箱、排污系统和振动系统；其中，喷淋系统包括出水频率控制器，用于模拟降雨条件；定制模型箱包括支撑框架、上端具有开口的模型箱且左右两侧与底部分别设置有进气管、排气管和可调节尺寸的岩溶裂隙通道，模型箱内部经带孔隔板分隔为装土区与集水区，集水区底部均设有出水口，模型箱顶部角点处设置有若干灯泡；排污系统包括高强支撑架和可装卸的污物箱，用于回收定制模型箱产生的污物；振动系统包括一小型振动台，用于模拟地震作用。该装置结构紧俏，操作简便，可综合模拟多因素组合条件下的岩溶区边坡失稳破坏情况。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种模拟多场耦合作用下岩溶区生态边坡失稳破坏装置，属于实验模拟装置的技术领域。

背景技术

岩溶地貌即喀斯特地貌，其在我国分布十分广泛。福建省内岩溶最为发育的地区位于闽西山区，主要分布在龙岩、三明等地，而东南沿海地区作为我国五大地震区之一，地震多发且年降水总量丰富，加上峰岭耸峙，丘陵连绵，各类边坡广泛分布，由此各种地质灾害频发，对当地人民生活、经济建设造成严重干扰。

据相关数据，福建省的森林覆盖率高达66.8％，连续43年高居全国第一，由此福建地区的边坡以植被土边坡居多。而植物对于提高边坡稳定性有着非常重要的作用，中国自然科学基金委员会在2016年6月正式发布了《国家自然科学基金“十三五”发展规划》，明确指出基金委在未来将重点支持“绿色”(例如植被固土护坡、减少水土流失等)和“蓝色”(例如海洋过程及其资源、环境气候效应等)相关的交叉学科，该政策必将推动相关研究领域取得更多突破性进展，故植被土边坡的相关研究更应受到重视。

边坡的失稳破坏机制是岩土工程领域中一个非常重要的研究方向，是一个十分复杂的过程，由于边坡内部结构和地质条件的多样性，形成了不同的滑动面及不同的破坏模式，因此需要不同的分析方法和计算公式来分析解决。而现有用于模拟边坡失稳破坏的试验装置中，均未涉及岩溶区的边坡，且鲜有综合考虑到降雨条件下的干湿循环效应、地震作用以及岩溶裂隙开口尺寸、数量、岩溶发育程度等多因素耦合下岩溶区边坡的失稳破坏机制。综上，亟需一种模拟多场耦合作用下岩溶区生态边坡失稳破坏装置

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种模拟多场耦合作用下岩溶区生态边坡失稳破坏装置一种多因素下岩溶区边坡失稳破坏试验装置，该装置结构紧俏，操作简便，可综合模拟多因素组合条件下的岩溶区边坡失稳破坏情况。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种模拟多场耦合作用下岩溶区生态边坡失稳破坏装置，包括喷淋系统、定制模型箱、排污系统和振动系统；

其中，所述喷淋系统包括出水频率控制器，用于模拟降雨条件；所述定制模型箱包括支撑框架、上端具有开口的模型箱且左右两侧与底部分别设置有进气管、排气管和可调节尺寸的岩溶裂隙通道，模型箱内部经带孔隔板分隔为装土区与集水区，集水区底部均设有出水口，模型箱顶部角点处设置有若干灯泡；所述排污系统包括高强支撑架和可装卸的污物箱，用于回收定制模型箱产生的污物；所述振动系统包括一小型振动台，用于模拟地震作用。

进一步地，所述定制模型箱左右两侧分别设置有进气管与排气管，所述进气管外接空气加热减湿器，所述排气管外接抽风机。

进一步地，所述定制模型箱顶部角点处设置有若干灯泡，所述灯泡设置为智能LED灯泡。

进一步地，所述定制模型箱的底板设置为刚性底板，箱体周围四个面设置为透明层状箱体。

进一步地，所述刚性底板上设置有若干岩溶裂隙通道，所述裂隙通道上设置有裂隙通道阀门，所述集水区底部的出水口设置有出水口阀门。

进一步地，所述高强支撑架与污物箱接触位置对应设置有横向滑轨，所述横向滑轨上设置有导轨滚轮，所述污物箱右侧设置有驱动其在横向导轨上滑动的拉手。

进一步地，所述支撑框架的四根柱底与高强支撑架接触位置用电焊进行固定。

进一步地，所述高强支撑架与传动板之间用若干螺栓固定。

本实用新型与现有技术相比较，它具有以下优点：

1、整个装置结构紧俏，原理明确，操作简便，且在一定范围内可对装置尺寸进行灵活调整使其适配具体的试验条件。

2、可对实际降雨-蒸发条件进行模拟，可对岩溶裂隙开口的尺寸、位置、数量和垂直发育程度等进行灵活调控，对有关变量进行控制，消除无关因素的影响，可较为真实地还原实际情况。

3、对比现有技术，可模拟多因素综合条件下岩溶区边坡失稳破坏过程，深入探究干湿循环效应、地震作用、多岩溶裂隙开口及岩溶发育程度等多因素耦合下的岩溶区边坡失稳破坏机理，为相关研究领域提供参考。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点等更加清楚，以下将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的左视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图中：1、喷淋系统；11、出水频率控制器；2、定制模型箱；21、支撑框架；22、模型箱；23、进气管；24、排气管；25、装土区；26、集水区；27、带孔隔板；28、刚性底板；29、层状箱体；3、排污系统；31、高强支撑架；32、污物箱；33、拉手；34、岩溶裂隙通道；35、裂隙通道阀门；36、排水管；37、出水口阀门；38、横向导轨；39、滑轨滚轮；310、智能LED灯泡；4、小型振动台；41、传动板；42、支架；43、振动电机；44、减震机构；45、底座。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍，但本实用新型并不限于此。

参考图1至图3，本实施例提供了一种模拟多场耦合作用下岩溶区生态边坡失稳破坏装置，其特征在于：包括喷淋系统1、定制模型箱2、排污系统3和振动系统4；其中，所述喷淋系统包括出水频率控制器11，用于模拟降雨条件；所述定制模型箱包括支撑框架21、上端具有开口的模型箱22且左右两侧与底部分别设置有进气管23、排气管24和可调节开口尺寸的岩溶裂隙通道34，模型箱内部经带孔隔板27分隔为位于两侧的装土区25与集水区26，集水区底部均设有出水口36，模型箱顶部角点处设置有若干灯泡310；所述排污系统3包括高强支撑架31和可装卸的污物箱32，用于回收定制模型箱产生的污物；所述振动系统4包括一小型振动台，用于模拟地震作用。进气管外接空气加热减湿器，排气管外接抽风机，在模型箱内形成空气流通，智能LED灯泡模拟太阳光照射，与出水频率控制器共同实现干湿循环效应的模拟；通过岩溶裂隙通道阀门来控制岩溶裂隙开口的尺寸、位置与数量，实现不同岩溶裂隙开口大小，岩溶裂隙位置以及岩溶裂隙数量的模拟，通过改变岩溶裂隙通道长短来模拟岩溶在垂直方向上的发育程度，长短调节可以由套合式的伸缩管道实现，管道外壁设置长度定位螺栓或抱箍即可；通过小型振动台实现地震作用的模拟，从而对降雨条件下的干湿循环效应、地震作用以及多岩溶裂隙开口等多条件耦合下的岩溶区边坡失稳破坏机理进行研究。

本实施例中，所述定制模型箱左右两侧分别设置有进气管23与排气管24，所述进气管外接空气加热减湿器，所述排气管外接抽风机，所述灯泡为智能LED灯泡310，从而实现模型箱内试验土样的反复干燥、湿润过程，模拟实际情况中的干湿循环效应。

本实施例中，所述定制模型箱的底板设置为刚性底板28，保证试验过程中模型箱底部的稳定性，箱体周围四个面设置为透明层状箱体29，能够减少模型箱侧壁对模型的约束以及便于观察模型箱内的情况。

本实施例中，所述刚性底板上设置有若干可调节开口尺寸和长短尺寸的岩溶裂隙通道，所述裂隙通道上设置有可旋钮的裂隙通道阀门35，所述集水区底部的出水口设置有可旋钮的出水口阀门37，用于调节岩溶裂隙尺寸、位置、数量和模型箱内水位。

本实施例中，所述高强支撑架31与污物箱32接触位置对应设置有横向滑轨38，所述横向滑轨上设置有导轨滚轮39，所述污物箱右侧设置有驱动其在横向导轨上滑动的拉手33，以便污物箱的装卸。

本实施例中，所述支撑框架的四根柱底与高强支撑架接触位置用电焊进行固定，所述高强支撑架与传动板之间用若干螺栓固定，保证其整体性且减少试验结果的误差。

该试验装置的使用方式：在模型箱装土区内，按照实际地质条件对边坡进行填筑。依试验需要打开出水频率控制器，即可模拟降雨过程；打开外接的空气加热减湿器、抽风机和智能LED灯泡，即可模拟干燥过程，即模拟干湿循环效应。打开或者关闭岩溶裂隙通道阀门，即可模拟在不同岩溶裂隙开口大小，岩溶裂隙位置以及岩溶裂隙数量对边坡稳定性的影响，调整岩溶裂隙通道的长短，即可模拟岩溶裂隙在垂直方向上的发育程度。打开或者关闭排水管阀门即可模拟模型箱内水位高度的影响。控制小型振动台以模拟地震作用的影响。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。