一种边坡走向夹角可调的组合式试验装置的制作方法

本实用新型属于一种模型试验装置，更具体涉及一种边坡走向夹角可调的组合式试验装置，它适用于边坡上下区域走向夹角对边坡稳定性影响的试验研究。

背景技术：

目前针对边坡的稳定分析和安全评估已有较多研究成果，基于空间效益的三维边坡稳定性更是研究的热点。所谓空间效应是指坡面的凹凸形态、滑体的端部效应以及坡体的走向对边坡稳定性的影响。现有的研究成果都只是涉及坡面的凹凸形态和滑体的端部效应对边坡空间稳定性的影响，还没有关于坡体走向对边坡稳定性影响的相关研究。为了分析研究边坡走向夹角对其潜在破坏机制的影响，一方面需要借助理论分析和数值模拟，另一方面，更多的是需要借助模型试验进行探索分析。

技术实现要素：

本实用新型的目的是在于提供了一种边坡走向夹角可调的组合式试验装置，结构简单，使用方便，尺寸可调，拆装灵活，能够快速准确地模拟边坡失稳过程，进行边坡潜在破坏机制探索和空间稳定性分析。

为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种边坡走向夹角可调的组合式试验装置，它包括边坡模型、模型箱和水平加载设备组成；其特征在于：边坡模型是一个上下区域走向存在夹角的模型实体，边坡模型位于模型箱中；模型箱由可拆卸的主体区域箱体和转角区域箱体通过高强螺栓连接组成；模型箱分别与水平加载设备中的反力板、支撑板和滑轨相连，水平加载设备的千斤顶紧贴在模型箱的背面。此外，模型箱的走向夹角变化，通过增加或减少转角区域箱体的底板和侧板个数实现；模型箱的长度和高度变化，通过增加或减少主体区域箱体的底板和侧板个数实现。

所述的主体区域箱体包括底板、侧板、前板和承压板，底板通过8-10块底板单元拼接，底板单元由两侧带高强螺栓的方形型钢框架并镶嵌木板而成；侧板和前板由方形盒体构件和拐角件通过高强螺栓连接而成。

所述的转角区域箱体包括底板、侧板和转轴，底板由0或1-18块外侧带高强螺栓的扇形钢板单元拼接（0是指没有底板单元，表示所述的底板在模型箱转角为零度时不需要外侧带高强螺栓的扇形钢板单元拼接）；侧板由正面开口的中空铸钢弧形盒体构件通过高强螺栓连接而成；转轴是一种铰链结构，两面合页上带有高强螺栓。

所述的水平加载设备包括反力板、支撑板、滑轨、滑块和千斤顶，反力板垂直固定在模型箱底板上，反力板与模型箱承压板相对，支撑板设在相背承压板的一侧；滑轨焊接于反力板上相对承压板的一侧；滑块装在滑轨上。

所述的主体区域箱体包括底板、侧板、前板和承压板。底板通过8-10块长1.2—1.6m、宽0.4—0.6m、厚18—22mm底板单元拼接，底板单元拼接后上部区域底板长2.2－2.7m、宽1.2－1.6m、厚18－22mm，底板单元下部区域底板长1.8－2.2m、宽1.2－1.6m、厚18－22mm。侧板和前板由壁厚18－22mm的方形盒体构件和拐角件通过高强螺栓连接而成；方形盒体构件为长0.4－0.6m、宽0.1－0.3m、高0.4－0.6m的正面开口的中空铸钢方形盒体构件，方形盒体构件背面中空镶嵌木板，方形盒体构件上下左右四侧分别设有的螺栓连接孔，拐角件为长0.1－0.3m、宽0.1－0.3m、高0.4－0.6m的相邻两侧面开口的中空铸钢方形盒体构件，其余面设有的螺栓连接孔；方形盒体构件和拐角件连接后前板长1.2－1.6m、宽0.1－0.3m、高1.8－2.2m，侧板宽0.1－0.3m、高1.8－2.2m。承压板为一厚38－42mm、宽0.8－1.2m、高1.8－2.2m的整块木板。依据试验装置的宽度和边坡原型及试验模型的相似比，通过增加或减少主体区域箱体的底板和侧板个数，调节试验装置的长度和高度。

所述的转角区域箱体包括底板、侧板和转轴。底板由0或1-18块圆心角4－6°、半径1.2－1.6m、厚18－22mm的外侧带高强螺栓的扇形钢板单元拼接而成（0是指没有底板单元，表示所述的底板在模型箱转角为零度时不需要圆心角、半径、厚的外侧带高强螺栓的扇形钢板单元拼接）；侧板由正面开口的中空铸钢弧形盒体构件通过高强螺栓连接而成，弧形盒体构件背面为弧形钢板，弧形盒体构件的上下左右四侧分别设有的螺栓连接孔；转轴是一种铰链结构，两面合页上带有高强螺栓。试验人员可以依据边坡模型上下区域走向夹角，通过转轴合页张开或闭合的角度并增加或减少转角区域箱体的底板和侧板个数，可实现4－6°间隔的边坡走向夹角变化。

所述的水平加载设备包括反力板、支撑板、滑轨、滑块和千斤顶。反力板垂直固定在模型箱底板上，反力板与模型箱承压板相对；支撑板设在相背承压板的一侧；滑轨焊接于反力板上相对承压板的一侧；滑块装在滑轨上，可上下滑动，通过高强螺栓固定位置；千斤顶固定在滑块上，与承压板相对。试验时，通过千斤顶向承压板施加推力，模拟边坡破坏过程。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

（1）本试验装置边坡走向夹角大小可调节。通过增加或减少转角区域箱体的个数，可实现边坡上下区域走向夹角的增大或减小。

（2）本试验装置的尺寸可调节。通过增加或减少主体区域箱体的底板和侧板个数，可调节试验装置的长度和高度，并依据试验装置的宽度调整边坡原型和试验模型的相似比可实现任意尺寸的边坡模型试验。

（3）本试验装置结构轻便、拆装灵活。一方面通过铸钢盒体构件镶嵌木板，可降低结构质量，便于拆装；另一方面，通过高强螺栓连接组装盒体构件，可增加试验装置的刚度和整体稳定性。

（4）边坡模型上下区域走向夹角可通过转角区域箱体设计为0°、30°、60°和90°，再通过水平加载装置对模型施加压力，同时监测边坡模型的位移及变形，即可对比分析走向夹角对边坡潜在破坏机制的影响，进而研究坡体走向对边坡稳定性的影响。试验可得走向夹角影响边坡的变形范围和破坏程度，走向夹角越大则边坡上部区域的剩余下滑力越不容易传递到下部区域，边坡变形范围越小，破坏程度低，稳定性随走向夹角的增大而显著提高。

附图说明

图1为一种边坡走向夹角可调的组合式试验装置结构示意图。

图2为一种图1中的模型箱的结构示意图。

图3为一种图1中的边坡模型示意图。

图4为一种图2中的方形底板单元结构示意图。

图5为一种图2中的方形盒体构件结构示意图。

图6为一种图2中拐角件结构示意图。

图7为一种图2中扇形底板单元结构示意图。

图8为一种图2中弧形盒体构件结构示意图。

图9为一种图1中转轴结构示意图；

图10为一种图1中水平加载设备的结构示意图。

其中：1－边坡模型、2－模型箱、3－水平加载设备、4－主体区域箱体、5－转角区域箱体、6－底板、7－侧板、8－前板、9－承压板、10－底板单元、11－高强螺栓、12－方形型钢框架、13－镶嵌木板、14－方形盒体构件、15－拐角件、16－螺栓连接孔、17－转轴、18－扇形钢板单元、19－弧形盒体构件、20－铰链结构、21－合页、22－反力板、23－支撑板、24－滑轨、25－滑块、26－千斤顶（普通，市场上均能购置）。

具体实施方式

实施例1：

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

根据图1-图10所示，一种边坡走向夹角可调的组合式试验装置,由边坡模型1、模型箱2和水平加载设备3组成。其特征在于：边坡模型1是一个上下区域走向存在夹角的模型实体，边坡模型1位于模型箱2中，模型箱2由可拆卸的主体区域箱体4和转角区域箱体5通过高强螺栓11连接；模型箱2分别与水平加载设备3中的反力板22、支撑板23和滑轨24相连，水平加载设备3中的千斤顶26紧贴在模型箱2的背面。

所述的主体区域箱体4包括可拆卸的底板6、侧板7、前板8和承压板9组成。底板通过8或9或10块底板单元拼接，底板单元10由两侧带高强螺栓11的方形型钢框架12并镶嵌木板13而成，底板6通过9块长1.4m、宽0.5m、厚20mm的底板单元10拼接而成，底板单元10拼接后上部区域底板长2.5m、宽1.4m、厚20mm，底板单元10下部区域底板长2m、宽1.4m、厚20mm。侧板7和前板8由壁厚20mm的方形盒体构件14和拐角件15通过高强螺栓连接而成；方形盒体构件14为长0.5m、宽0.2m、高0.5m的正面开口的中空铸钢方形盒体，方形盒体构件14背面中空镶嵌木板13，方形盒体构件14上下左右四侧分别设有的螺栓连接孔16；拐角件15为长0.2m、宽0.2m、高0.5m的相邻两侧面开口的中空铸钢方形角件，其余面设有的螺栓连接孔16，方形盒体构件14和拐角件15连接后前板长1.4m、宽0.2m、高2m；侧板宽0.2m、高2m。承压板9为一厚40mm、宽1m、高2m的整块木板。试验人员可以依据试验装置的宽度和边坡原型和试验模型的相似比，通过增加或减少主体区域箱体的底板和侧板个数，调节试验装置的长度和高度。

所述的转角区域箱体5包括可拆卸的底板6、侧板7和转轴17组成；底板由0或1或2或4或6或8或10或12或14或16或18块圆心角5°、半径1.4m、厚20mm的外侧带高强螺栓11的扇形钢板单元18拼接而成（0是指没有底板单元，表示所述的底板在模型箱转角为零度时不需要圆心角、半径、厚的外侧带高强螺栓的扇形钢板单元拼接）；侧板7由正面开口的中空铸钢弧形盒体构件19通过高强螺栓连接而成；弧形盒体构件19背面为弧形钢板，弧形盒体构件19的四侧分别设有的螺栓连接孔16；转轴17是一种铰链结构20，两面合页21上带有高强螺栓11。试验人员可以依据边坡模型上下区域走向夹角，通过转轴合页张开或闭合的角度并增加或减少转角区域箱体的底板和侧板个数，可实现5°间隔的边坡走向夹角变化。

所述的水平加载设备3包括反力板22、支撑板23、滑轨24、滑块25和千斤顶26（如型号JRCS-502）；反力板22垂直固定在模型箱底板6上，反力板22与模型箱承压板9相对；支撑板23设在相背承压板9的一侧；滑轨24焊接于反力板22上相对承压板9的一侧；滑块25装在滑轨24上，可上下滑动，通过高强螺栓固定位置；千斤顶26固定在滑块25上，与承压板9相对。试验时，通过千斤顶26向承压板9施加推力，模拟边坡破坏过程。

以上结合附图及实施例对本实用新型做了详细的描述，但是并不形成对本实用新型的限制，一切落在本实用新型权利要求保护范围内的修改和变化，都落在本实用新型的保护范围之内。