[发明专利]一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置及试验方法

说明书

本发明提供一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，包括：倾斜板，其上表面布设有用于承载冻结层的保温层；滑动设置于所述倾斜板上的剪切箱体，其下端敞口并支撑于冻结层上，所述剪切箱体内部用于铺设堆积于冻结层之上的碎石土；用以对所述剪切箱体输水的供水件；以及与所述倾斜板连接的升降机构，其用于驱动所述倾斜板倾斜至设定角度，使模拟冰冻及融化过程中所述剪切箱体及其内部碎石土滑动。本发明的有益效果：冻结层模拟永久冻土环境，剪切箱体内部的碎石土模拟冻土边坡，室内模拟冰缘型冻土边坡变形破坏过程，揭示边坡破坏机理，还原真实冻融循环条件下边坡破坏状况的特点，为研究冻融循环作用对碎石土边坡稳定性的影响提供条件。

技术领域

本发明涉及冻土边坡模型试验技术领域，尤其涉及一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置及试验方法。

背景技术

碎石土是由颗粒较大的碎石和颗粒较小的土粒组成的特殊性质的土，碎石土边坡稳定性及防护对策历来是工程建设中特别关注的技术课题。而尤其对于处在季节性冻土区如川藏铁路地段的碎石边坡土而言，随着季节的交替，冻土区会反复发生冻融循环作用，在此过程中，土壤理化性质的改变使碎石土边坡稳定状态逐渐遭受破坏，最终发生失稳。据调查，中国高海拔地区多年冻土面积居世界首位，因此研究冻融循环作用对碎石土边坡稳定性的影响具有重要且现实的意义。目前，可缺少供室内进行模拟冻融循环作用对碎石土边坡稳定性影响的装置与仪器。

发明内容

有鉴于此，为了解决缺少室内进行模拟冻融循环作用对碎石土边坡稳定性影响装置和仪器的问题，本发明的实施例提供了一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置及试验方法。

本发明的实施例提供一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，包括：

倾斜板，其上表面布设有用于承载冻结层的保温层；

滑动设置于所述倾斜板上的剪切箱体，其下端敞口并支撑于冻结层上，所述剪切箱体内部用于铺设堆积于冻结层之上的碎石土；

用以对所述剪切箱体输水的供水件；

以及与所述倾斜板连接的升降机构，其用于驱动所述倾斜板倾斜至设定角度，使模拟冰冻及融化过程中所述剪切箱体及其内部碎石土滑动。

进一步地，还包括数据采集系统，其包括埋设于所述剪切箱体内部的分布式光纤传感器、布设于所述剪切箱体滑动路径一端的位移传感器、布设于所述倾斜板上的倾角计、用于测量融化水体重量的称重秤、以及设置于所述剪切箱体一侧的摄像机。

进一步地，还包括恒温室。

进一步地，所述倾斜板一端下部连接所述升降机构的输出端、另一端下部分别与两支座铰接。

进一步地，所述升降机构为千斤顶。

进一步地，所述倾斜板的相对两侧均设有滑杆，所述剪切箱体的相对两侧面的外侧均设有滑轮，所述滑轮限制于所述滑杆上且可滑动。

进一步地，所述剪切箱体包括金属框架及嵌设在所述金属框架表面的透明玻璃板。

进一步地，所述保温层为玻璃纤维棉材料。

本发明的实施例提供的一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置的技术方案带来的有益效果是：通过冻结层模拟永久冻土环境，通过剪切箱体内部的碎石土模拟冻土边坡，实现室内条件下模拟冰缘型冻土边坡变形破坏过程，揭示边坡破坏机理，还原真实冻融循环条件下边坡破坏状况的特点，为研究冻融循环作用对碎石土边坡稳定性的影响提供条件。

另外，基于上述模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验装置，本发明的实施例还提供了一种模拟冰缘型冻土边坡变形破坏的试验方法，包括以下步骤：

S1配置设定含水率的碎石土；