[发明专利]一种模拟顺向边坡动力反应的试验方法

说明书

本发明公开了一种模拟顺向边坡动力反应的试验装置及方法，该试验装置包括法向加载装置、切向加载装置、剪切盒、测量装置、液压装置和数控装置，所述法向加载装置和切向加载装置分别包括法向油缸、法向负荷传感器和切向油缸、切向负荷传感器；所述剪切盒包括剪切上盒和剪切下盒，所述剪切上盒仅能发生竖向运动，所述剪切下盒仅能发生水平运动；所述测量装置包括法向变形传感器和切向变形传感器。本发明可凭借岩体直接剪切试验系统对不同尺寸和形状的上覆模型和下伏模型施加法向荷载和切向荷载以模拟顺向边坡在地震和爆破等荷载作用下的动力反应从而满足不同的研究需求。

技术领域

本发明涉及岩体动力学室内试验领域，具体涉及一种模拟顺向边坡动力反应的试验方法。

背景技术

边坡是地壳表面具有侧向临空面的地质体，由坡顶、坡面、坡脚及其下部一定深度内的坡体组成。边坡按地层岩性分为岩质边坡、土质边坡和岩土混合边坡。其中，岩质边坡按岩层结构分为层状结构边坡、块状结构边坡和网状结构边坡；层状结构边坡按岩层倾向与坡向的关系又可分为顺向边坡、反向边坡、切向边坡和直立边坡。顺向边坡的岩层倾向与坡向相同，其稳定性问题是工程地质学和岩土力学领域的经典问题之一。

荷载分为静荷载和动荷载。顺向边坡所受的动荷载包括地震荷载、爆破荷载和机械振动荷载等。顺向边坡在动荷载作用下的反应问题已成为工程地质学、岩土力学、地震工程学和爆破工程学的热点问题之一。常规研究手段包括原位测试、室内振动台试验和数值模拟等；其中，振动台试验存在建模较难、试验周期较长、经济成本较高和边界效应等问题，且国内振动台实验室相对较少，开展试验多有不便。

岩体直接剪切试验是认识岩体剪切行为的室内试验方法之一，该试验依托岩体直接剪切试验系统完成，包括法向加载装置和切向加载装置分别对样品施加法向荷载和切向荷载，测量装置获取荷载参数和变形参数并实时反馈给数控装置以调控试验等关键步骤。

本方法通过制作不同尺寸和形状的上覆模型和下伏模型以模拟顺向边坡，凭借岩体直接剪切试验系统对上覆模型和下伏模型施加法向荷载和切向荷载以模拟顺向边坡在地震和爆破等荷载作用下的动力反应。该方法具有建模方便、试验周期短和经济成本低的特点；且国内岩体直接剪切试验系统相对较多，利于开展试验，对于评价顺向边坡工程动态稳定性具有重要的理论和应用价值。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种模拟顺向边坡动力反应的试验方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种模拟顺向边坡动力反应的试验方法，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，具体包括如下步骤：

S1、制作不同尺寸和形状的上覆模型和下伏模型以模拟顺向边坡；

S2、通过所述岩体直接剪切试验系统对所述上覆模型和下伏模型施加法向荷载和切向荷载以模拟动力反应。

优选地，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，所述上覆模型和下伏模型的接触面与水平面平行，所述上覆模型位于所述剪切下盒内部，所述下伏模型位于所述剪切上盒内部，所述上覆模型和下伏模型的尺寸根据原位顺向边坡与模型的物理量相似关系和所述剪切上盒、剪切下盒的内部尺寸进行匹配；所述上覆模型和下伏模型的水平投影长度与宽度分别等于所述剪切下盒内部和剪切上盒内部的水平投影长度与宽度；所述上覆模型和下伏模型的高度之和大于所述剪切上盒内部和剪切下盒内部的高度之和，其所述高度之和的差值即为所述剪切上盒和剪切下盒的垂直间距。