[实用新型]一种能模拟腐蚀环境的锚固顺层边坡模型试验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩土工程模型试验技术领域，具体涉及一种能模拟腐蚀环境的锚固顺层边坡模型试验系统，适用于露天矿模型及岩土滑坡模型试验。

背景技术

顺层边坡是指层面和坡面的走向、倾向基本一致的层状结构岩体边坡。经历工程扰动后，顺层边坡易发生失稳破坏，预应力锚固结构广泛应用于高陡顺层边坡加固工程。而预应力锚固工程并非“一劳永逸”，应用于边坡工程中的预应力锚固结构所处环境十分恶劣，坡体中的预应力锚索（杆）在经历较长时间的运行后会因化学腐蚀、应力腐蚀以及坡体蠕变等综合因素发生结构损伤或失效。预应力锚索脆性失效导致的高速滑坡易造成严重的灾害，迫切需要开展腐蚀环境下锚固顺层边坡稳定性退化机理与安全评估研究。

边坡模型试验是一种用于研究斜坡变形失稳的发生、发展及破坏形态的试验方法。主要是使用相似材料在室内构建边坡的缩尺物理模型，对其施加开挖、降雨、堆载等外荷载，同时测试其应力应变响应过程，从而揭示斜坡失稳模式与灾变机理。

目前，对锚固顺层边坡试验研究主要集中于锚固结构受力规律、锚索失效后边坡破坏特征、锚固筋材预应力损失等方面。而边坡工程中，腐蚀环境下预应力钢绞线腐蚀损伤机制、锚固结构腐蚀损伤对边坡变形与稳定性的影响规律等问题尚未解决。国内外对腐蚀环境下锚固顺层边坡系统长期演化行为研究较少。

现有的预应力锚固顺层边坡模型试验系统存在以下不足：

(1) 现有的锚固边坡模型试验系统不能对锚索所处的腐蚀性溶液、供氧条件等腐蚀环境进行模拟，无法研究腐蚀环境下锚固顺层边坡时效演化行为。

(2) 现有的锚固边坡模型试验系统可以测试边坡的变形、应力等响应过程，但不能测试锚固结构的腐蚀速率、腐蚀程度等参数。

(3) 现有的锚固边坡模型试验系统可以实现自重荷载、垂直堆载、水位变化等外部荷载，但不能施加非均匀分布的水平应力场。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能模拟腐蚀环境的锚固顺层边坡模型试验系统，解决了如何在锚固边坡模型试验系统中模拟腐蚀环境，如何在锚固边坡模型试验中测试预应力锚筋的腐蚀速率与腐蚀程度，如何对边坡模型施加水平向的非均布荷载，且当坡体变形时及时补充加载的问题，能够模拟腐蚀环境、非均匀分布的水平应力场，并能在试验过程中开展锚固结构的电化学测试。

本实用新型目的通过下述技术方案来实现：

一种能模拟腐蚀环境的锚固顺层边坡模型试验系统，包括柔性水平应力加载装置，还包括锚固边坡模型系统和电化学测试装置，

锚固边坡模型系统包括坡体和腐蚀池，坡体包括按照设定倾角由下至上设置的岩层，各个岩层之间铺设有的结构面材料，岩层上预制有岩体预留孔道，坡体一侧为垂直侧，另一侧为边坡面，腐蚀池包括PVC管、三通管和管盖，岩体预留孔道内埋设PVC管，PVC管上端口敞开，PVC管上端口与坡体的边坡面平齐，PVC管下端口伸出岩体预留孔道并与三通管的第一端口连接，三通管的第二端口用管盖封闭，三通管的第三端口朝上，坡体侧部不同设定位置设置应变传感设备，坡体旁边安装位移传感设备，

电化学测试装置包括预应力锚筋、无预应力筋、辅助电极、参比电极和电化学工作站，

预应力锚筋一端穿过三通管的第二端口的管盖、反力墙后，使用下端锚具固定于反力墙，预应力锚筋另一端穿过PVC管、测力计后，使用上端锚具固定于坡体的边坡面，

无预应力筋和辅助电极均通过绝缘固定绳悬挂于三通管中；参比电极设置在三通管内，预应力锚筋、无预应力筋、辅助电极、参比电极相互不接触并分别通过导线与电化学工作站连接，

柔性水平应力加载装置为坡体的垂直侧整体提供加载力。

如上所述的柔性水平应力加载装置包括加荷板、传荷板和反力墙，传荷板紧贴坡体垂直侧设置，定位销一端固定于传荷板，另一端伸出设置在加荷板的定位销预留孔道，加荷板与传荷板在PVC管的延伸处开设有供PVC管和预应力锚筋穿过的管道预留穿孔；定位销上套设有弹簧，弹簧位于加荷板与传荷板之间；千斤顶的固定端固定于反力墙，千斤顶的伸缩端支撑于加荷板，反力墙下端部分嵌入地下并通过支撑三脚架加固。

如上所述的千斤顶作用在加荷板上的高度位于坡体的总高度的三分之一处。

氧气管一端插入到三通管内且位于三通管的底部，氧气管另一端与供氧泵连通。

本实用新型相对于现有技术具有以下优点：