[发明专利]一种模拟顺向边坡动力反应的试验方法

权利要求书

1.一种模拟顺向边坡动力反应的试验方法，其特征在于，通过岩体直接剪切试验系统对顺向边坡的动力反应进行模拟，所述岩体直接剪切试验系统包括法向加载装置、切向加载装置、剪切盒、测量装置、液压装置（3）和数控装置（4），所述法向加载装置和切向加载装置分别包括法向油缸（5）、法向负荷传感器（6）和切向油缸（7）、切向负荷传感器（8）；所述剪切盒包括剪切上盒（9）和剪切下盒（10），所述剪切上盒（9）仅能发生竖向运动，所述剪切下盒（10）仅能发生水平运动；所述测量装置包括四个法向变形传感器（11）和两个切向变形传感器（12）,法向变形传感器（11）对称分布于法向加载装置的四周，切向变形传感器（12）对称分布于切向加载装置的前后两侧；所述法向负荷传感器（6）、切向负荷传感器（8）、法向变形传感器（11）和切向变形传感器（12）实时采集上覆模型（1）和下伏模型（2）的负荷值和变形值并实时反馈给数控装置（4）；所述试验方法具体包括如下步骤：S1、通过制作不同尺寸和形状的上覆模型（1）和下伏模型（2）以模拟顺向边坡；S2、通过所述岩体直接剪切试验系统对所述上覆模型（1）和下伏模型（2）施加法向荷载和切向荷载以模拟动力反应；施加切向载荷的方法为：将加速度-时间数据进行二次积分得到位移-时间数据，然后将位移-时间数据导入数控装置，通过所述切向加载装置、液压装置（3）和数控装置（4）对所述上覆模型（1）和下伏模型（2）施加预设切向荷载，使得模型按照所述位移-时间数据运动；施加法向载荷的方法为：通过所述法向加载装置、液压装置（3）和数控装置（4）对所述上覆模型（1）和下伏模型（2）施加法向荷载至预设值并保持恒定；S3、试验前在数控装置（4）中设定法向变形阈值，当试验达到模型位移-时间数据的时间上限值或者法向变形阈值两个条件之一时，试验停止；所述法向变形阈值小于h₁、h₂、h₃三者的最小值；其中，h₁为下伏模型顶端和剪切上盒内部顶面的垂直间距、h₂为上覆模型底端和下伏模型倾斜表面底端的垂直间距、h₃为剪切上盒内部和剪切下盒内部的垂直间距；根据试验目的，当模拟顺向边坡在爆破荷载作用下的动力反应时，所述上覆模型（1）和下伏模型（2）的接触面与水平面平行，所述上覆模型（1）位于所述剪切下盒（10）内部，所述下伏模型（2）位于所述剪切上盒（9）内部；所述上覆模型（1）和下伏模型（2）的水平投影长度与宽度分别等于所述剪切下盒（10）内部和剪切上盒（9）内部的水平投影长度与宽度；所述上覆模型（1）和下伏模型（2）的高度之和大于所述剪切上盒（9）内部和剪切下盒（10）内部的高度之和；根据试验目的，当模拟顺向边坡在地震荷载作用下的动力反应时，所述上覆模型（1）和下伏模型（2）的接触面与水平面形成夹角，所述上覆模型（1）位于所述剪切上盒（9）内部，所述下伏模型（2）位于所述剪切下盒（10）内部；所述上覆模型（1）的水平投影长度与宽度分别小于和等于所述剪切上盒（9）内部的水平投影长度与宽度，所述下伏模型（2）的水平投影长度与宽度均等于所述剪切下盒（10）内部的水平投影长度与宽度。

2.如权利要求1所述的模拟顺向边坡动力反应的试验方法，其特征在于，根据试验目的和原位顺向边坡物理量参数，所述上覆模型（1）和下伏模型（2）分别是通过模具制作成以水泥、石膏、石英砂为基础材料的相似材料模型，或者分别是通过数控机床将无规则天然岩体加工成的规则模型。

3.如权利要求2所述的模拟顺向边坡动力反应的试验方法，其特征在于，所述上覆模型（1）的水平投影长度小于所述下伏模型（2）的水平投影长度；所述上覆模型（1）和下伏模型（2）的接触面与水平面平行或形成夹角，且根据试验目的和原位顺向边坡层面情况调整所述夹角的角度和接触面的起伏粗糙程度。