[发明专利]模拟边坡地震动力失稳的振动台试验模型箱及试验方法

说明书

本发明公开一种模拟边坡地震动力失稳的振动台试验模型箱及试验方法，该模型箱包括箱体和位于其下方的基座，箱体包括底板和垂直固定于底板上的方形透明围护结构；箱体底板与基座活动连接，基座内部设有用于抬升箱体、使其与基座呈相应角度的液压千斤顶。试验方法为：组装模型箱，控制箱体的旋转角度，使模型边坡层面与基座近似平行；在箱体的围护结构表面描绘模型各分层的轮廓线，并标记出传感器的布设位置；计算出各分层所需混合料，配制相似材料倒入箱体，从下到上、分层铺设直至达到边坡模型的设计高度；铺设完成后，将箱体转移至振动台台面并固定，输入地震波，进行振动台边坡模型试验。

技术领域

本发明涉及一种试验模型箱及试验方法，特别涉及一种模拟边坡地震动力失稳的振动台试验模型箱及试验方法，属于岩土工程试验领域。

背景技术

目前，我国正处于地震相对活跃期，地震是诱发边坡发生滑移或失稳破坏的主要因素之一。振动台试验被认为是可以有效模拟地震动力的重要方法，在满足相似准则的条件下，边坡模型振动台试验能够直观的反映地震动条件下岩土体的变形破坏过程与机制，为研究地震条件下岩土体边坡失稳破坏的成因机理提供了重要的手段。

在岩土工程振动台试验中采用的模型箱类型主要有3种，刚性模型箱、圆筒形柔性模型箱和层状剪切变形模型箱。层状剪切变形模型箱和柔性模型箱多用于砂、土等松散型材料的振动台试验，刚性模型箱主要用于类岩质材料的振动台模型试验。其中刚性模型箱能够较好的模拟岩土边坡在地震作用下的变形特性，并且可以理想模拟实际场地的边界条件，在振动台模型试验中广泛应用。

由于不同区域地质结构差异，岩土边坡通常为水平、顺层、反倾坡体结构，不同坡体结构边坡模型的制作过程存在差异，其中反倾坡体的边坡模型制作较为困难，现有的模型箱难以制作出反倾坡体的边坡模型，从而以往研究较少涉及反倾边坡的振动台模型试验。

发明内容

发明目的：针对现有技术中的模型箱难以制作出反倾坡体结构的边坡模型的问题，本发明提供一种模拟边坡地震动力失稳的振动台试验模型箱，该模型箱能够方便实用地制作出水平、顺层以及反倾坡体结构的边坡模型；另外，本发明还提供了一种利用该模型箱进行边坡地震动力失稳试验的方法。

技术方案：本发明所述的一种模拟边坡地震动力失稳的振动台试验模型箱，包括用于成型边坡模型的箱体以及位于箱体下方、用于调整模型制作时箱体角度的基座，其中，箱体包括底板和垂直固定于底板上的方形透明围护结构，基座与箱体底板活动连接，且基座内部设有用于抬升箱体、使其与基座呈相应角度的液压千斤顶。

较优的，围护结构由前、后、左、右四面围护挡板组成，相邻围护挡板之间以及围护挡板与底板之间通过折板式连接柱固定连接，折板式连接柱包括与相邻两围护挡板表面贴合的弯折连接板以及与底板表面贴合的下连接板。

进一步的，围护挡板上表面设置顶部横梁，用于增强箱体的刚度；相应的，折板连接柱还包括用于与顶部横梁固定连接的上连接板。可在弯折连接板和上、下连接板上开设螺栓孔，通过螺栓连接固定。

围护挡板材质可为高强度透明有机玻璃，试验过程中可观察到边坡的破坏特征；围护结构可为一层或多层，前、后、左、右的围护挡板层数相同，每层挡板的高度相同。

具体的，为实现箱体与基座之间的角度调控，箱体底板与基座可通过转动杆连接，其中，箱体底板和基座上可分别设有转动杆固定座，转动杆穿过基座与箱体底板上的转动杆固定座，使箱体可绕转动杆转动、与基座呈相应角度。更优的，基座上可设有角度标尺、用于控制箱体的旋转角度。

上述箱体底板的边缘间隔设置螺栓孔，该螺栓孔的大小和间距与振动台台面上的螺栓孔相同，在边坡模型制作完成后，箱体可与振动台台面固定连接，保证试验过程中箱体与振动台面一起运动。

本发明所述的利用上述试验模型箱模拟边坡地震动力失稳的振动台试验方法，包括如下步骤：