[发明专利]一种六自由度散体边坡稳定性模拟试验装置与试验方法

权利要求书

1.一种六自由度散体边坡稳定性模拟试验装置，包括边坡模型、基底模型、框架装置、振动装置、降雨装置、轨道装置、监测装置，其特征在于：边坡模型和基底模型组成散体边坡模型，其放置于框架装置中的模型箱中，降雨装置焊接于框架装置中的支撑装置的顶端，轨道装置分布于框架装置的底部、中部以及上部，振动装置置于框架装置的中部，监测装置安装于振动机旁边，并且可以移动。

2.根据权利要求1所述的一种六自由度散体边坡稳定性模拟试验装置，其特征在于：所述的基底模型是由现场取样，实验室破碎压制而成；所述边坡模型为取自现场的物料在实验室内破碎压制而成，并进行筛选，堆积成单台阶或者多台阶的散体边坡。

3.根据权利要求1所述的一种六自由度散体边坡稳定性模拟试验装置，其特征在于：所述的降雨装置由上部均孔板、中部均孔板、下部无孔板、降雨装置透明前挡板、降雨装置透明后挡板以及降雨装置透明两侧挡板组成，其中上部均孔板和中部均孔板上面有密度、大小、位置相对的小孔，降雨装置透明后挡板以及两侧挡板将上部均孔板、中部均孔板、下部无孔板包围，并且进行密封处理，上部均孔板固定在三块挡板之间，中部均孔板以及下部无孔板可沿两侧挡板滑动，降雨装置透明前挡板通过铰接的方式置于上部均孔板上，并进行密封处理。

4.根据权利要求3所述的降雨装置，其特征在于：上部均孔板与降雨装置透明后挡板以及两侧挡板密封接触，中部均孔板能够沿降雨装置两侧透明挡板前后滑动，通过与上部均孔板小孔的对位实现降雨量的控制，下部无孔板能够沿降雨装置两侧透明挡板前后滑动，通过遮挡中上部均孔板控制是否降雨，上部均孔板、中部均孔板、下部无孔板均进行密封处理，保证水不会遗留在板间或是漏水。

5.根据权利要求1所述的一种六自由度散体边坡稳定性模拟试验装置，其特征在于：所述振动装置由局部变频振动机、局部振动传递组合板、侧向变频振动机、正向变频振动机以及上底板变频振动机组成，其中侧向变频振动机与正向变频振动机振动端靠近上底板金属板，并且在振动机底座一端接有吸盘，将其与上底板金属板连接，正向变频振动机另一端与底部横向轨道相连接，侧向变频振动机另一端与底部纵向轨道相连接，振动机可以沿底部轨道移动，上底板变频振动机焊接于上底板金属板底部中央，上底板变频振动机、侧向变频振动机与正向变频振动机产生的振动波通过上底板金属板传递至基底模型，最终作用于边坡模型。

6.根据权利要求5所述的振动装置，其特征在于：所述局部变频振动机、局部振动传递组合板与上部横向轨道之间通过吸盘相连接，局部变频振动机可以在上部横向轨道上来回移动，上部横向轨道可以承载着局部变频振动机沿上部纵向轨道前后移动，也可以承载着局部变频振动机沿纵向轨道上下移动，靠近边坡模型。

7.根据权利要求5所述的振动装置，其特征在于：所述的局部振动传递组合板与上部横向轨道之间通过吸盘连接，根据所模拟荷载的作用面积，可以通过增减组合板的数量改变振动作用的面积，且局部振动组合板接触边坡模型以后，产生振动的同时可以控制局部变频振动机沿上部横向轨道移动，模拟移动荷载所产生的振动。

8.一种六自由度散体边坡稳定性模拟试验方法，利用权利要求1至7之一所述的一种六自由度散体边坡稳定性模拟试验装置，其特征在于：包括如下步骤：

a、模型制备

根据现场取样得到的样品，在实验室内破碎压制，并且根据相似理论与现场实际情况，制成基底模型，模型成型后放入模型箱底部，基底模型上方可根据颗粒粒径尺寸分层自然堆积散体物料。

b、装置调节

根据现场实际情况，通过轨道装置，调节局部变频振动机的位置，考虑局部荷载振动作用下散体边坡稳定性；根据需要调节振动监测装置的位置，以及可变位移监测装置的位置及数量。

c、环境模拟

打开变频振动机，模拟振动作用下散体边坡稳定性；打开上底板变频振动机，间隔一定时间后打开正向变频振动机或侧向变频振动机，考虑不同时间点不同方向振动作用下散体边坡稳定性；滑动中部均孔板以及下部无孔板，模拟降雨、地下水对散体边坡影响。

d、数据监测

实验过程中，利用监测装置持续监测边坡表面位移，以及变频振动机所产生的振动，并采集有关数据。