[发明专利]降雨工况下宽级配多层土体剪切装置

说明书

本发明提供一种降雨工况下宽级配多层土体剪切装置，包括依次层叠的剪切盒，最顶层的剪切盒上方覆盖有降雨模拟系统，降雨模拟系统用于向下方的多层的剪切盒内注水模拟降雨；除最顶层的剪切盒外，其他每层剪切盒都水平的安装有水平的剪切气缸，还安装有水平压力传感器与水平位移传感器；所有的剪切盒内的土体中均装有孔隙水压力传感器、含水量传感器；降雨模拟系统上方安装有垂直加载装置，还安装有竖直压力传感器与竖直位移传感器。本发明，可以化简不同坡度的坡体的剪切试验的模拟过程，达到一次试验对应多种坡度的效果；还能在垂直加载装置以及降雨作用下测得土体最薄弱面。

技术领域

本发明属于地质灾害模拟装置，具体为一种降雨工况下宽级配多层土体剪切装置。

背景技术

近年来，人类工程活动引发了许多地质灾害，其中滑坡为主要灾害之一。滑坡是一种具有突发性和灾难性的地质灾害。降雨是诱发滑坡的最主要因素之一，尤其是暴雨是滑坡活动最重要的诱发因素。降雨诱发滑坡主要以下几个方面作用产生的(1)入渗减小了地下水位以上非饱和区土地基质吸力，土地的抗剪力强度下降，削弱了斜坡稳定性(2)顺坡向渗流增加了坡体的下滑力。(3)渗流作用下细颗粒在孔隙中发生移动并被带出坡体。

目前进行土体剪切试验的装置主要为直剪仪，但其存在一定的局限性。直剪仪只能人为限制剪切面位置，导致剪切过程中剪应力分布不均匀，并且剪切面被限定在上、下剪切盒之间,但这个面并非土样破坏时的最薄弱的面，特别是对含黏粒的土。这与实际状况不符，因为在实际状况中，土体都是沿着最薄弱面破坏的。同时，由于直剪仪本身的构造限制，决定了其不能严格控制排水条件，不能量测试验过程中的孔隙水压力。

目前主要采用的是直剪仪，但是剪切面只能人为地限制在上、下盒的接触面上，但该接触面并不是土壤的最薄弱面。并且剪切过程中试样的垂直荷载会发生偏心，并且无法测的垂直方向上的位移。最后，在剪切过程中不能严格控制排水条件，无法测量孔隙水压力。

ZL201220663699.6公开了一种多层剪切的直接剪切仪装置。该装置无法实时监测各层剪切盒的实时位移X以及实时受到的推力F，从而不满足利用每层推力与土体自重的比值来模拟不同角度的斜坡的条件。也没有进行工况模拟，无法模拟降雨工况下，由于颗粒粗化效应产生的最薄弱面。

虽然有垂直加载，但没有实时测量垂直方向上的土体变化，不满足实时测量直剪剪切破环时的土体体积变化。

发明内容

针对上上述技术问题，本发明提供一种降雨工况下宽级配多层土体剪切装置，利用每层推力与土体自重的比值来模拟不同角度的斜坡；2.可以测量土体在剪切破坏时实时体积变化；并且在降雨侵蚀寻找土体最薄弱点的剪切面并测得实时的位置变化以及每层力的大小。

具体技术方案为：

降雨工况下宽级配多层土体剪切装置，包括依次层叠的剪切盒，最顶层的剪切盒上方覆盖有降雨模拟系统，降雨模拟系统用于向下方的多层的剪切盒内注水模拟降雨；

除最顶层的剪切盒外，其他每层剪切盒都水平的安装有水平的剪切气缸，还安装有水平压力传感器与水平位移传感器；

所有的剪切盒内的土体中均装有孔隙水压力传感器、含水量传感器；

降雨模拟系统上方安装有垂直加载装置，还安装有竖直压力传感器与竖直位移传感器。

所述的降雨模拟系统为渗水板，或者降雨模拟喷头。

所述的垂直加载装置为垂直的气缸。

本发明技术方案具有的有益效果：

1.该实验装置除顶层外，每层水平方向上安装有气缸与压力传感器，可以通过每层推力与土体自重的比值化简不同坡度的坡体的剪切试验的模拟过程，达到一次试验对应多种坡度的效果。