[发明专利]水位波动对下卧冰层岩堆边坡稳定性影响试验装置及方法

说明书

本发明涉及一种库水位波动对下卧冰层岩堆边坡变形物理模型试验模型及试验方法，包括顶部设有开口的透明模型试验箱，所述透明模型试验箱内设有混凝土基岩，所述混凝土基岩的上表面的水平最低端设有水龙头，所述混凝土基岩的上表面上设有岩堆边坡模型，所述岩堆边坡模型和混凝土基岩之间设有多个电热片和多个制冷片，所述混凝土基岩的水平最高端上设有加载装置、土压力盒，所述岩堆边坡模型的上表面上设有多个百分表，所述透明模型试验箱外设有高速摄像机。本发明在水位波动的过程中会对下卧冰层岩堆边坡造成影响，通过在透明模型试验箱设置混凝土基岩以及岩堆边坡模型，通过土压力盒、百分表进行测量以进行模拟试验。

技术领域

本发明涉及一种库水位波动对下卧冰层岩堆边坡变形物理模型试验模型及试验方法，属于土木工程及地质工程领域，特别是涉及库水位波动对下卧冰层岩堆边坡稳定性影响试验方法，适用于我国辽宁等东北地区水库型含下卧冰层岩堆边坡的稳定性分析与研究。

背景技术

岩堆是指陡峻的岩质边坡失稳，产生塌滑、剥落，形成大小不一的岩块、岩屑，在自然力作用下搬运、堆积形成的松散堆积体。岩堆具有空隙发育、结构松散、稳定性差等特点，通常处于临界稳定状态，在自然或人为因素影响下岩堆易产生滑坡地质灾害，属于典型的不良工程地质现象之一。我国辽宁地区田师傅-桓仁段铁路大前石岭隧道进口段为岩堆边坡，最大厚度近50m，且岩堆边坡前缘靠近大雅河附近下卧深厚的冰层。由于大雅河下游修建大坝，大雅河水位上升近20m，在库水升降作用下，下卧冰层必将融化，岩堆边坡稳定性平衡状态被打破，向不稳定方向发展。由于岩堆地质条件复杂，冰土及水土作用机理不清楚，且无类似边坡工程处理经验可借鉴，因此研究库水蓄水及泄洪情况下含有下卧冰层岩堆边坡稳定性成为一个急需解决的问题。采用物理模拟试验模型研究库水波动对含下卧冰层岩堆边坡的稳定性影响，具有操作方便，针对性强，能准确测量岩堆边坡变形及土压力变化，直观观察坡体变形、破坏及冰层融化状态等优点，对指导后续岩堆工程处治具有重要意义。

当前，对于库水位波动对下卧冰层岩堆边坡变形物理模型试验研究相对较少，大部分为研究库水或库水与降雨联合作用下土质边坡稳定性的影响，如中国发明专利“降雨与库水联合作用下大型滑坡智能模型试验系统”(授权公告号：CN103531071B，授权公告日：2016.2.17)，公开了一种降雨与库水联合作用下大型滑坡智能模型试验系统，该系统包括柔性坡面试验槽和分布式喷洒降雨模拟装置，适用于我国雨水充沛地区的水库型土质边坡稳定性研究。中国发明专利“一种三维人工降雨水库型滑坡物理模型试验设备”(授权公告号：CN103616493B，授权公告日：2015.10.21)，公开了一种三维人工降雨水库型滑坡物理模型试验设备，能够集多种物理量测量与控制系统、人工降雨系统、库水控制系统。光电非接触测试系统与TDR水分测试系统于一体的大型岩堆边坡模型试验平台。中国专利“一种岩堆边坡冻融循环作用变形物理模型试验装置及试验方法”(授权公告号：CN104807975B公布日期：2016-8-17)，公开了一种岩堆边坡冻融循环作用变形物理模型试验装置及试验方法，适应于我国北方极寒地区的岩堆边坡变形破坏机理分析及稳定性研究。

目前，已有库水作用土质或岩质边坡模型试验中，边坡体均无下卧冰层，故边坡模型试验不能模拟北方地区含下卧冰层边坡，也不能适用于北方地区冬季开展模型试验。已有岩堆边坡冻融循环作用变形物理模型试验中，主要考虑边坡冰层全部融化或冻结对岩堆稳定性的影响，未考虑水库蓄水导致水库型岩堆边坡含下卧冰层局部融化对岩堆边坡的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种库水位波动对下卧冰层岩堆边坡变形物理模型试验模型及试验方法，能够改善现有物理模拟实验考虑的工况少，不能模拟北方地区含下卧冰层滑坡，也不能适用于北方地区冬季开展模型试验，未考虑水库蓄水导致水库型岩堆边坡含下卧冰层局部融化对岩堆边坡的影响等问题，具有操作方便，针对性强，能准确测量岩堆边坡变形及土压力变化，直观观察坡体变形、破坏及冰层融化状态等优点，为水库变化对下卧冰层岩堆边坡变形破坏模拟研究提供了一种可行的装置和方法，对指导后续岩堆工程处治具有重要意义。