一種巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，以研究巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面中動水壓力的大小，探索其對滑坡的影響；本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，包括框架組件，巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面試樣組件和水循環(huán)裝置；所述框架組件包括框架，底座，千斤頂，支架板和橫梁；所述巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面試樣組件包括通過內(nèi)嵌螺栓分別固定在一起的上部邊坡和結(jié)構(gòu)面上側(cè)壁以及下部邊坡和結(jié)構(gòu)面下側(cè)壁，止水側(cè)板，安有閘閥的鐵皮導(dǎo)管，和置于下部邊坡中的橫向測試水管以及連接接頭和具有量程的豎向測試水管；水循環(huán)裝置包括循環(huán)水箱，恒壓水箱，水泵，進水管，出水管和回水管。本發(fā)明適用于山區(qū)巖質(zhì)邊坡工程。
【專利說明】
一種巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于邊坡試驗測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力測試系統(tǒng)，特別涉及一種巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面上部巖體沿結(jié)構(gòu)面滑動或蠕動，稱之為滑坡。滑坡作為一種驟發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害，造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。其出現(xiàn)往往在某種特定時候或受到外部擾動刺激而誘發(fā)，其中暴雨降水是最重要的誘發(fā)因素之一。
[0003]水對于巖體力學(xué)作用的規(guī)律主要有達西定律和靜水壓力理論。靜水壓力認為靜止的水作用在結(jié)構(gòu)面兩側(cè)巖體上力的大小為水頭的高度，達西定律指出水在壓力差作用下的巖體孔隙中的滲透規(guī)律。對于以一定速度注入結(jié)構(gòu)面并在其中流動的水對于兩側(cè)巖體的作用力，與靜水和孔隙滲流的情況是不同的，所以達西定律與靜水壓力理論不適合巖體邊坡結(jié)構(gòu)面中動水壓力計算。
[0004]大氣暴雨降水使大量的水以一定的速度注入結(jié)構(gòu)面，并在結(jié)構(gòu)面中流動。其對結(jié)構(gòu)面上部巖體產(chǎn)生的壓力不再是靜水壓力，而是動水壓力。對于動水壓力的大小及其影響因素，目前鮮有系統(tǒng)的研究成果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，以研究水流注入速度、巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面張開度、結(jié)構(gòu)面形態(tài)、結(jié)構(gòu)面傾角等因素對動水壓力的影響規(guī)律，從而探索動水壓力對滑坡的影響。
[0006]為達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]—種巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，包括框架，框架下部設(shè)有底座，底座的右側(cè)設(shè)有第一升降調(diào)節(jié)機構(gòu);框架固定有上部邊坡，上部邊坡的下表面固定有結(jié)構(gòu)面上側(cè)壁;底座上固定有下部邊坡，下部邊坡的上表面固定有結(jié)構(gòu)面下側(cè)壁;結(jié)構(gòu)面上側(cè)壁與結(jié)構(gòu)面下側(cè)壁相對設(shè)置形成結(jié)構(gòu)面空隙；結(jié)構(gòu)面空隙的一端連通有恒壓水箱，恒壓水箱下方設(shè)有第二升降調(diào)節(jié)機構(gòu);結(jié)構(gòu)面空隙的另一端連通有循環(huán)水箱，循環(huán)水箱內(nèi)設(shè)有水栗，水栗與恒壓水箱連通;結(jié)構(gòu)面空隙的不同位置分別連通有豎向測試水管;結(jié)構(gòu)面空隙的兩側(cè)設(shè)有透明的止水側(cè)板;框架上設(shè)有刻度。
[0008]進一步的改進，所述框架上設(shè)有兩個支架板，支架板底部固定有橫梁，第二升降調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)在橫梁上;恒壓水箱底部設(shè)有水槽，水槽一側(cè)的下方設(shè)有滑塊，滑塊上設(shè)有刻度和卡肩，水槽另一側(cè)的下方設(shè)有與滑塊配合的凹槽。
[0009]進一步的改進，所述循環(huán)水箱中設(shè)有溫度計;循環(huán)水箱上方開口。
[0010]進一步的改進，所述結(jié)構(gòu)面上側(cè)壁與結(jié)構(gòu)面下側(cè)壁的形狀為平直狀，波狀，鋸齒狀，臺階狀或不規(guī)則狀。
[0011]進一步的改進，所述循環(huán)水箱通過進水管及回水管與恒壓水箱連通;進水管與恒壓水箱連接處的高度高于回水管與恒壓水箱連接處的高度;循環(huán)水箱通過出水管連通鐵皮導(dǎo)管，鐵皮導(dǎo)管與結(jié)構(gòu)面空隙連通。
[0012]進一步的改進，回水管、進水管和出水管上均連接有快速接頭；回水管、進水管和出水管上均設(shè)有閘閥。
[0013]進一步的改進，所述結(jié)構(gòu)面空隙通過豎向鐵皮導(dǎo)管連通有恒壓水箱。
[0014]進一步的改進，所述結(jié)構(gòu)面空隙連接有通過橫向測試水管，橫向測試水管通過連接接頭連接豎向測試水管;底座兩側(cè)分別設(shè)有卡子，結(jié)構(gòu)面下側(cè)壁通過卡子置于底座中；上部邊坡通過桿件固定在框架上;結(jié)構(gòu)面上側(cè)壁通過螺栓固定在上部邊坡上。
[0015]進一步的改進，所述卡子為T形，卡子通過底座上的T形滑槽滑動設(shè)置，卡子上設(shè)有固定螺栓。
[0016]進一步的改進，所述框架為鐵框架。
[0017]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0018]1.采用中空的有機玻璃板制作邊坡，使得裝置輕巧而透明；
[0019]2.可以從結(jié)構(gòu)面傾角，結(jié)構(gòu)面張開度和結(jié)構(gòu)面形態(tài)三個方面模擬不同的結(jié)構(gòu)面；
[0020]3.可以調(diào)節(jié)進入結(jié)構(gòu)面的水流的大小，速度和初始壓力；
[0021]4.構(gòu)建了水流的自循環(huán)裝置;并可以通過該裝置可以調(diào)節(jié)水流的溫度。
[0022]本發(fā)明巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力測試模擬系統(tǒng)設(shè)備簡單成本低，為研究結(jié)構(gòu)面中的動水壓力提供了簡單方便，經(jīng)濟有效的途徑。
【附圖說明】
[0023]圖1為是本發(fā)明一種巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]附圖2為主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]附圖3是結(jié)構(gòu)面形態(tài)示意圖；
[0026]附圖4是水槽圖；
[0027]附圖5是豎向測試水管圖；
[0028]附圖6是循環(huán)水箱示意圖；
[0029]附圖7是卡子的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖中各個標(biāo)號表示:
[0031 ]框架I，底座2，第一升降調(diào)節(jié)機構(gòu)3，支架板4，橫梁5，恒壓水箱6，水槽7，豎向鐵皮導(dǎo)管8，上部邊坡9，螺栓10，結(jié)構(gòu)面上側(cè)壁11，桿件12，下部邊坡13，結(jié)構(gòu)面下側(cè)壁14，卡子15，橫向測試水管16，豎向測試水管17，連接接頭18，止水側(cè)板19，閘閥20，回水管21，進水管22，出水管23，快速接頭24，水栗25，循環(huán)水箱26，鐵皮導(dǎo)管27，溫度計28，結(jié)構(gòu)面空隙29，第二升降調(diào)節(jié)機構(gòu)30，滑塊31，卡肩32，凹槽33，T形滑槽34，固定螺栓35。
【具體實施方式】
[0032]以下通過【具體實施方式】并且結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作具體說明。
[0033]實施例1
[0034]如圖1和圖2所示的一種巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，可根據(jù)試驗要求模擬不同結(jié)構(gòu)面傾角，結(jié)構(gòu)面張開度和結(jié)構(gòu)面形態(tài)的結(jié)構(gòu)面:框架I底部設(shè)有底座2，底座2下設(shè)有第一升降調(diào)節(jié)機構(gòu)3，第一升降調(diào)節(jié)機構(gòu)3為千斤頂。根據(jù)框架I上的刻度，精確調(diào)節(jié)千斤頂，從而調(diào)節(jié)底座的高度，從而精確調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)面的傾角;框架I為鐵框架。邊坡結(jié)構(gòu)面試樣組件下部邊坡部分通過卡子15置于底座2中，邊坡結(jié)構(gòu)面試樣組件上部分通過桿件12固定在框架I上，調(diào)節(jié)上下結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺陂g的結(jié)構(gòu)面空隙寬度以模擬結(jié)構(gòu)面的張開度;上下結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺谑强梢蕴鎿Q的，結(jié)構(gòu)面的形態(tài)可以為平直的，波狀的，鋸齒狀的，臺階狀的，以及不規(guī)則狀的，如圖3。
[0035]本模擬測試系統(tǒng)同樣可以根據(jù)試驗要求，模擬不同速度、初始壓力、大小和溫度的水流:框架I頂部設(shè)有可左右移動的支架板4和橫梁5，恒壓水箱6置于支架板4間，橫梁5上設(shè)有第二升降調(diào)節(jié)機構(gòu)30，可調(diào)節(jié)第二升降調(diào)節(jié)機構(gòu)30調(diào)節(jié)恒壓水箱6的高度，從而調(diào)節(jié)水流速度;第二升降調(diào)節(jié)機構(gòu)30為千斤頂，通過第二升降調(diào)節(jié)機構(gòu)30調(diào)節(jié)恒壓水箱6的高度即可調(diào)節(jié)初始壓力。恒壓水箱6外設(shè)有可調(diào)節(jié)寬度的水槽7，可以調(diào)節(jié)水流的大小;循環(huán)水箱26中設(shè)有溫度計28，如圖6，是一個開放的體系，可以和外界交換不同溫度的水，從而調(diào)節(jié)水流的溫度。
[0036]如圖4所示，恒壓水箱6底部設(shè)有水槽7，水槽7—側(cè)的下方設(shè)有滑塊31，滑塊31上設(shè)有刻度和卡肩32，水槽7另一側(cè)的下方設(shè)有與滑塊31配合的凹槽33，通過移動滑塊31控制水流大小，通過滑塊31上的刻度對水流大小進行精確控制。
[0037]本模擬測試系統(tǒng)的水循環(huán)裝置形成的主要水循環(huán)為:循環(huán)水箱26中設(shè)有水栗25，可將水通過進水管22壓入恒壓水箱6;然后水流從恒壓水箱6流入豎向鐵皮導(dǎo)管8，進入結(jié)構(gòu)面的間隙29;結(jié)構(gòu)面出水口處設(shè)有裝有快速接頭24的鐵皮導(dǎo)管27，水流最后通過出水管23返回至循環(huán)水箱26。
[0038]本模擬測試裝置還有如下設(shè)置:巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面試樣組件側(cè)面用透明的止水側(cè)板19封閉，如圖2，保證水流只能從上下結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺陂g的結(jié)構(gòu)面空隙中流過;恒壓水箱6有自由水面，而且豎向鐵皮導(dǎo)管8上與恒壓水箱6底部水槽密閉，下與結(jié)構(gòu)面空隙密閉，保證豎向測試水管17測量的水頭差為動水壓力。
[0039]根據(jù)試驗要求，制作相應(yīng)結(jié)構(gòu)面形態(tài)的結(jié)構(gòu)面上側(cè)壁11和結(jié)構(gòu)面下側(cè)壁14，并調(diào)節(jié)底座2的高度模擬結(jié)構(gòu)面傾角。將巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面試樣組件下部邊坡部分通過卡子15置于底座2中，巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面試樣組件上部分通過桿件12固定在框架I上，調(diào)節(jié)上下結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺陂g的結(jié)構(gòu)面空隙寬度以模擬結(jié)構(gòu)面的張開度。將巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面試樣組件側(cè)面用透明的止水側(cè)板19封閉，保證水流只能從上下結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺陂g的結(jié)構(gòu)面空隙中流過。然后，根據(jù)試驗要求調(diào)節(jié)恒壓水箱6的高度，并選擇相應(yīng)高度的自由溢水面，調(diào)節(jié)恒壓水箱6上的水槽7;關(guān)閉鐵皮導(dǎo)管27上的閘閥20;通過溫度計監(jiān)控循環(huán)水箱26中水流的溫度;打開循環(huán)水箱26中的水栗25，待水流灌滿結(jié)構(gòu)面空隙后，打開閘閥20，注意觀察豎向測試水管17中的水頭高度。待水頭高度穩(wěn)定后，通過出水口處的鐵皮導(dǎo)管27測得水流量，從而可以根據(jù)待測結(jié)構(gòu)面的面積估算待測結(jié)構(gòu)面的水速。然后通過豎向測試水管17的量程得到結(jié)構(gòu)面動水壓力。
[0040]如圖7所示，卡子15為T形，卡子15通過底座2上的T形滑槽34滑動設(shè)置，從而方便將下部邊坡13放入，可以適應(yīng)不同尺寸的下部邊坡13，卡子15上設(shè)有固定螺栓35進行固定。
[0041]上述僅為本發(fā)明的一個具體導(dǎo)向?qū)嵤┓绞?，但本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明的保護范圍的行為。
【主權(quán)項】
1.一種巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，包括框架(I)，框架(I)下部設(shè)有底座(2)，底座(2)的右側(cè)設(shè)有第一升降調(diào)節(jié)機構(gòu)(3);框架(I)固定有上部邊坡(9)，上部邊坡(9)的下表面固定有結(jié)構(gòu)面上側(cè)壁(11);底座(2)上固定有下部邊坡(13)，下部邊坡(13)的上表面固定有結(jié)構(gòu)面下側(cè)壁(14);結(jié)構(gòu)面上側(cè)壁(11)與結(jié)構(gòu)面下側(cè)壁(14)相對設(shè)置形成結(jié)構(gòu)面空隙(29);結(jié)構(gòu)面空隙(29)的一端連通有恒壓水箱(6)，恒壓水箱(6)下方設(shè)有第二升降調(diào)節(jié)機構(gòu)(30);結(jié)構(gòu)面空隙(29)的另一端連通有循環(huán)水箱(26)，循環(huán)水箱(26)內(nèi)設(shè)有水栗(25)，水栗(25)與恒壓水箱(6)連通;結(jié)構(gòu)面空隙(29)的不同位置分別連通有豎向測試水管(17);結(jié)構(gòu)面空隙(29)的兩側(cè)設(shè)有透明的止水側(cè)板(19);框架(I)上設(shè)有刻度。2.如權(quán)利要求1所述的巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述框架(1)上設(shè)有兩個支架板(4)，支架板(4)底部固定有橫梁(5)，第二升降調(diào)節(jié)機構(gòu)(30)設(shè)在橫梁(5)上;恒壓水箱(6)底部設(shè)有水槽(7)，水槽(7)—側(cè)的下方設(shè)有滑塊(31)，滑塊(31)上設(shè)有刻度和卡肩(32)，水槽(7)另一側(cè)的下方設(shè)有與滑塊(31)配合的凹槽(33)。3.如權(quán)利要求1所述的巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)水箱(26)中設(shè)有溫度計(28);循環(huán)水箱(26)上方開口。4.如權(quán)利要求1所述的巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)面上側(cè)壁(11)與結(jié)構(gòu)面下側(cè)壁(14)的形狀為平直狀，波狀，鋸齒狀，臺階狀或不規(guī)則狀。5.如權(quán)利要求1所述的巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)水箱(26)通過進水管(22)及回水管(21)與恒壓水箱(6)連通;進水管(22)與恒壓水箱(6)連接處的高度高于回水管(21)與恒壓水箱(6)連接處的高度;循環(huán)水箱(26)通過出水管(23)連通鐵皮導(dǎo)管(27)，鐵皮導(dǎo)管(27)與結(jié)構(gòu)面空隙(29)連通。6.如權(quán)利要求5所述的巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，回水管(21)、進水管(22)和出水管(23)上均連接有快速接頭(24);回水管(21)、進水管(22)和出水管(23)上均設(shè)有閘閥(20)。7.如權(quán)利要求1所述的巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)面空隙(29)通過豎向鐵皮導(dǎo)管(8)連通有恒壓水箱(6)。8.如權(quán)利要求1所述的巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)面空隙(29)連接有通過橫向測試水管(16)，橫向測試水管(16)通過連接接頭(18)連接豎向測試水管(17);底座(2)兩側(cè)分別設(shè)有卡子(15)，結(jié)構(gòu)面下側(cè)壁(14)通過卡子(15)置于底座(2)中；上部邊坡(9)通過桿件(12)固定在框架(I)上;結(jié)構(gòu)面上側(cè)壁(11)通過螺栓(10)固定在上部邊坡(9)上。9.如權(quán)利要求8所述的巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述卡子(15)為T形，卡子(15)通過底座(2)上的T形滑槽(34)滑動設(shè)置，卡子(15)上設(shè)有固定螺栓(35)。10.如權(quán)利要求1所述的巖質(zhì)邊坡結(jié)構(gòu)面動水壓力模擬測試系統(tǒng)，其特征在于，所述框架(I)為鐵框架。
【文檔編號】G01N3/12GK105865910SQ201610417003
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】蘇永華, 方硯兵, 孫旺, 蘇雅, 李帥, 劉少峰
【申請人】湖南大學(xué)