[实用新型]一种模拟地震波和降雨耦合作用诱发滑坡的实验装置

说明书

本实用新型提供了一种模拟地震波和降雨耦合作用诱发滑坡的实验装置，属于岩土工程技术领域。该装置包括试验系统、振动模拟系统、降雨模拟系统；所述试验系统用于堆置边坡体并形成力学环境，所述振动模拟系统用于模拟地震波作用，所述降雨模拟系统用于提供水源并形成降雨作用环境。本实用新型的试验方法为：通过在试验箱内堆置试验所规定土料以构筑坡体，利用振动模拟系统模拟地震波对坡体的影响，坡体置于降雨强度及降雨时长可调的模拟降雨环境下，通过测量各土层的土压力与含水率等参数的变化，以及监测坡体在地震与降雨作用下的破坏过程，可用于研究地震波与降雨耦合作用影响而诱发滑坡的破坏机理，为边坡安全与防护方法研究提供帮助。

技术领域

本实用新型涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种模拟地震波和降雨耦合作用诱发滑坡实验的实验装置。

背景技术

降雨与地震都是导致滑坡的重要原因。地震会使坡体发生滑移、崩塌，严重降低边坡的稳定性，同时地震会使边坡出现大量的裂隙，降雨时雨水会通过这些裂隙渗入边坡深处，造成边坡土壤自重增加，基质吸力与抗剪强度下降，最终造成滑坡，这对震后的救援与重建工作都造成了严重的威胁。因此通过试验手段来研究地震与降雨耦合作用对边坡体稳定性的影响，对于这类型滑坡的防治具有重要意义。

目前关于降雨与地震对边坡稳定性的研究，主要的试验方法为现场实测分析，其主要是通过收集滑坡区域在灾后的土壤含水率，孔隙水压力，土压力等数据，再结合降雨数据与地震相关数据进行数值模拟试验，其试验条件较难控制，灾后地区的数据采集工作存在一定的危险性，同时仅通过数值模拟的形式对地震与降雨耦合作用对边坡稳定性的影响进行研究，其结果可能会与实际结果存在一定的出入。现有的实验装置一般采用在试验箱内构筑坡体，并利用驱动装置带动试验箱进行水平往返运动，以模拟地震时的水平振动，或是利用偏心轮轴在试验箱下方产生振动以模拟地震时的振动载荷，最后通过降雨模拟装置来模拟降雨影响；前者的模拟效果较为接近地震时横波的影响，但却忽略了纵波对边坡稳定性的影响，而后者仅能通过偏心轮轴产生波纹动作，与实际地震作用存在一定出入。目前关于在分析地震与降雨耦合作用对边坡体的稳定性影响的研究仍然较少，缺乏必要的实验装置与方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种模拟地震波和降雨耦合作用诱发滑坡实验的实验装置，用于研究地震与降雨耦合作用对边坡体的稳定性影响，为震后边坡安全防护技术的研究提供理论支撑。

为了实现上述目的，本实用新型涉及的试验装置是通过以下技术方案实现的。

根据本实用新型的一个方面，一种模拟地震波和降雨耦合作用诱发滑坡实验的实验装置，该装置包括试验系统、振动模拟系统、降雨模拟系统；所述试验系统用于堆置边坡体并形成力学环境，所述振动模拟系统用于模拟地震波作用，所述降雨模拟系统用于提供水源并形成降雨作用环境。

具体的，所述试验系统包括试验箱、电信号采集装置和控制器；其中，所述试验箱的形状为长方形，试验箱顶部开放，其余侧面均封闭，用于放置边坡体；试验箱沿长边的方向两相对侧面为观察侧面，试验箱沿着短边方向的一个侧面为排水面，所述排水面上开有排水口，用于排出滞留在试验箱内的积水。

具体的，所述试验箱包括透明面板、集水箱、导管以及滤网，其中，试验箱沿长边的方向的两相对侧面为观察侧面，所述透明面板设在试验箱观察侧面，透明面板上刻有坐标网格并开有传感器安装孔，用于观察试验箱内雨水在边坡体中的运移状况与边坡体的破坏状况，以及安装传感器；所述集水箱安装在排水面上，用于收集试验箱中排出的积水，并由所述导管将集水箱中的积水排到外部容器中；所述滤网布置在试验箱的排水面上，用于防止土体从排水面进入集水箱并堵塞导管。

具体的，所述高速摄像机位于试验箱的观察侧面，用于记录试验箱内边坡体发生破坏的过程；所述电信号采集装置用导线与试验系统内的传感器相连，用于收集传感器发出的电信号；所述控制器与电信号采集装置、高速摄像机、所述振动模拟系统和所述降雨模拟系统电连接，用于处理电信号采集装置所采集的数据以及控制振动模拟系统和降雨模拟系统。