1.一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置,其特征在于:包括预制模型框、加载系统、反力装置、实验数据监测模块与采集系统、模拟分级开挖系统,所述加载系统和所述反力装置的输出端接与所述预制模型框接触,所述实验数据监测模块与采集系统的输入端均预设在所述预制模型框的监测位,所述加载系统和所述反力装置均受所述模拟分级开挖系统控制。
2.如权利要求1所述的一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置,其特征在于:所述预制模型框是由厚度2mm的钢板制成,模具宽20cm,正面与开挖面一致,侧面未封板。
3.如权利要求2所述的一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置,其特征在于:所述加载系统由液压泵、压力表、单向阀、减压阀和液压伺服控制组成,通过手动控制的方式对加卸载进行控制。
4.如权利要求3所述的一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置,其特征在于:所述反力装置包括反力架、液压伺服控制、连接钢架、垫板,所述液压伺服控制的输出端与所述预制模型框通过垫块连接,所述液压伺服控制安装在所述反力架上,所述液压伺服控制通过所述连接钢架与所述反力架连接。
5.如权利要求4所述的一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置,其特征在于:所述试验数据监测模块与采集系统主要包括变形破坏监测模块、应力监测模块、应变监测模块、其他监测模块及数据采集系统,所述变形破坏监测模块包括水平位移、竖向位移和裂缝监测,所述应力监测模块包括土压力的监测和数据采集。
6.一种使用边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置的方法,其特征在于:
s1:地质原型概化,根据对应的岩性选择强卸荷岩体、弱卸荷岩体和微新岩体;
s2:模拟开挖卸荷方案,对实际开挖进行简化,按实际开挖方案顺序进行开挖;
s3:确定相似常熟与材料配比,采用直剪试验确定材料配比;
s4:进行试验并采集数据,布置监测点;
s5:根据实验结构进行分析并总结方案。
7.如权利要求6所述的一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置,其特征在于:
所述s4中的试验步骤为:
(1)配制相似材料,在预制模型框中填筑形成模型边坡;
(2)在填筑的同时安装、埋设土压力监测仪器;
(3)待模拟边坡固结达到一定的强度后,对模型进行脱模,将模型转移到加载框架中,安装应变监测仪器,设置位移监测;
(4)安装好模拟分级开挖系统,使用加该系统进行模拟分级开挖;
(5)在模拟开挖同时及之后进行各种数据的监测采集。
8.如权利要求7所述的一种边坡卸荷开挖的物理模拟试验装置,其特征在于:
所述s4和所述s5之间:在模拟开挖同时及之后进行各种数据的监测采集在初始加载以模拟开挖前原始坡体内部应力后,需要对模型内部的土压力、应变,进行初次采集,作为模型的原始位置和应力情况,用于之后的分析。