[发明专利]一种模拟气垫式滑坡的装置及方法

权利要求书

1.一种模拟气垫式滑坡的装置，其特征在于：它包括用于模拟滑坡试验的待实验坡体（8），在所述待实验坡体（8）的底部及侧部设置有能够对坡体产生震动的载体装置（6），所述待实验坡体（8）的顶部设置有定滑带（2），所述定滑带（2）的内部钻有压气孔（4），所述压气孔（4）通过管路连接有用于充气或者测量气压的气体充入及测量装置（3），在待实验坡体（8）的顶部上方设置有用于记录滑坡情况的摄像装置（5），所述待实验坡体（8）的顶层覆盖有薄膜（7），在待实验坡体（8）的顶部还设置有用于模拟降雨或降雪的花洒（1）。

2.采用权利要求1所述的模拟气垫式滑坡装置的实验方法，其特征在于包括以下步骤：

1）选取进行实验的滑坡体，此系列实验采用室内模拟坡体模型方案，具体采用待实验坡体（8）；

2）在待试验坡体（8）的表面铺设黏土，进而形成定滑带（2），并在定滑带（2）上钻孔形成压气孔（4），并在其外表面覆盖好薄膜（7）；

3）在待试验坡体（8）旁安装并调整好可实时记录的摄像装置（5）；

4）在待试验坡体（8）的定滑带（2）的压气孔（4）中间连接上气体充入及测量装置（3）；其中气体充入及测量装置（3）采用可调节供气量的充气装置；

5）模拟降雨条件下的滑坡试验：开启气体充入及测量装置（3）的开关，并通过花洒（1）模拟降雨，初始时选择合适的充入速率及气压值大小，增加气体冲入气压，直至土体之间的摩擦力被气体间的力取代，土体结构或被破坏，记录下这个临界气压值、土体位移量；同时通过摄像装置（5）记录滑坡运动的动态过程；

6）模拟震动条件下的滑坡试验：开启气体充入及测量装置（3）的开关，初始时选择合适的充入速率及气压值大小，后保持控制气体的充入量不变，充入一定量的气体后停止，记录此时的气压定值；通过载体装置（6）对坡体加以震动，当震动持续了一定时间后，坡体下部通道被打开，产生明显滑坡；记录下这个震动频率及持续时间、土体位移量，同时通过摄像装置（5）记录滑坡运动的动态过程；

7）模拟降雨和震动同时作用下的滑坡试验：开启气体充入及测量装置（3）的开关，并通过花洒（1）模拟降雨，初始时选择合适的充入速率及气压值大小，增加气体的充入量；接着通过载体装置（6）对坡体加以震动，当震动持续了一定时间后，坡体下部通道打开，产生明显滑坡；记录下这个震动频率及持续时间、临界气压值和土体位移量；同时通过摄像装置（5）记录滑坡运动的动态过程；

8）对于三种实验下的实验结果分开进行处理，在一类实验的多组实验进行后，对所拍摄的影像及记录气压值，坡度等数据进行分析，从而可以对滑坡的滑带间存在气体对其滑动的影响程度做出定性的概述。

3.根据权利要求2所述的一种模拟气垫式滑坡的实验方法，其特征在于：所述步骤1）中的滑坡体，表面黏性土体含量较高，砂土应予以排除。

4.根据权利要求2所述的一种模拟气垫式滑坡的实验方法，其特征在于：所述步骤2）中薄膜（7）覆盖位置应偏离定滑带（2）的位置，防止其对滑坡形成造成影响。

5.根据权利要求2所述的一种模拟气垫式滑坡的实验方法，其特征在于：所述步骤5）和7）中花洒（1）的喷洒量能够根据实验要求进行控制。

6.根据权利要求2所述的一种模拟气垫式滑坡的实验方法，其特征在于：所述步骤4）中，在定滑带（2）位置，即边坡的中上部潜在滑坡区外围或者在长度较大滑坡区的上部，钻探形成压气孔（4），孔深达到主要渗流层底部，然后通过压气孔（4）向坡体内压入气体，形成经气、水置换的局部非饱和区域。

7.根据权利要求2所述的一种模拟气垫式滑坡的实验方法，其特征在于：所述步骤5）、6）和7）中的气体充入及测量装置（3）采用氮气弹簧充气装置，以高压氮气为工作介质，体积小、弹力大、行程长、工作平稳，制造精密，使用寿命长，弹力曲线平缓，不需要预紧。

8.根据权利要求2所述的一种模拟气垫式滑坡的实验方法，其特征在于：所述步骤2）中压气孔（4）布置在滑坡体上，并采用无水钻孔。

9.根据权利要求2所述的一种模拟气垫式滑坡的实验方法，其特征在于：所述步骤6）和7）中载体装置（6）可通过调节平台的位移方向来实现对坡体的多向震动。

10.根据权利要求2所述的一种模拟气垫式滑坡的实验方法，其特征在于：所述步骤5）、步骤6）和步骤7）中的初始气体充入速率和气压值大小需保持一定时间直至其稳定，后可控制所需要的变量变化。