[发明专利]一种模拟气垫式滑坡的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及滑坡研究领域，尤其是模拟降雨条件下或是震动过程中滑带内气体对其影响的方法。

背景技术

滑坡的产生条件、影响因素、变形破坏机理具有多样性和复杂性，边坡稳定性决定于地质体的成分、结构及环境条件形成的力的平衡。环境条件变化，主要表现为对坡体的加载以及改变其结构和力学性能等，通常情况下是降低边坡的稳定性能，一旦环境条件的变化打破了坡体物质、结构条件共同形成的力学平衡条件，就会导致滑坡发生。

如今，降雨诱发滑坡已经获得广泛共识，更进一步来说，是降雨使得坡体气密性加强，而其内部形成气垫式机理。降雨诱发滑坡危险性预测和滑坡截排水技术一直受到人们的关注。但目前的研究成果多着眼于滑坡与降雨之间的关系，存在一定局限性，虽然控制滑坡体地下水位上升的意义与技术方法研究也开展了相应的研究工作，但目前这方面的成果远不能满足工程需要。

现有的研究方案（名称 ：一种模拟天然气水合物分解造成海底滑坡实验装置，专利号 ：201621214973.6）是通过天然气水合物的分解造成海底滑坡，该技术并仅考虑了海底形成的滑坡，在此基础上本发明将研究对象广泛化，同时将滑坡体分区段考虑，加入了震动带来的影响因素，更具研究价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟气垫式滑坡的装置及方法，进而对滑坡体分区段考虑，并加入了震动带来的影响，更具研究价值。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种模拟气垫式滑坡的装置，它包括用于模拟滑坡试验的待实验坡体，在所述待实验坡体的底部及侧部设置有能够对坡体产生震动的载体装置，所述待实验坡体的顶部设置有定滑带，所述定滑带的内部钻有压气孔，所述压气孔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，在待实验坡体的顶部上方设置有用于记录滑坡情况的摄像装置，所述待实验坡体的顶层覆盖有薄膜，在待实验坡体的顶部还设置有用于模拟降雨或降雪的花洒。

采用模拟气垫式滑坡装置的实验方法，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；

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

3）在待试验坡体旁安装并调整好可实时记录的摄像装置；

4）在待试验坡体的定滑带的压气孔中间连接上气体充入及测量装置；其中气体充入及测量装置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的开关，并通过花洒模拟降雨，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的开关，并通过花洒模拟降雨，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。

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。

所述步骤2）中薄膜覆盖位置应偏离定滑带的位置，防止其对滑坡形成造成影响。

所述步骤5）和7）中花洒的喷洒量能够根据实验要求进行控制。

所述步骤4）中，在定滑带位置，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，孔深达到主要渗流层底部，然后通过压气孔向坡体内压入气体，形成经气、水置换的局部非饱和区域；