本實(shí)用新型涉及一種凍融對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的模型試驗(yàn)裝置，屬于地質(zhì)工程領(lǐng)域，特別是凍融循環(huán)作用對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的試驗(yàn)方法，適用于分析我國(guó)寒冷地區(qū)的順層巖質(zhì)邊坡變形破壞機(jī)理及穩(wěn)定性研究。

背景技術(shù)：

順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題是山區(qū)鐵路建設(shè)過(guò)程常見(jiàn)的工程地質(zhì)問(wèn)題之一，也是鐵路施工人員密切關(guān)注的重要問(wèn)題之一。在我國(guó)北方地區(qū)，由于鐵路修建周期長(zhǎng)，已開(kāi)挖的順層巖質(zhì)邊坡往往要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)凍融作用，由于凍脹作用對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形及穩(wěn)定性的影響機(jī)理較為復(fù)雜，且無(wú)類似邊坡工程變形特征及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，因此研究?jī)鋈趯?duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響成為一個(gè)急需解決的問(wèn)題。采用物理模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯績(jī)鋈谧饔脤?duì)順層巖質(zhì)邊坡變形的影響，具有操作方便、監(jiān)測(cè)直觀等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)指導(dǎo)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及工程處治具有重要意義。

目前，關(guān)于凍融作用對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的模型試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法的研究相對(duì)較少，大部分為天然狀態(tài)、降雨?duì)顟B(tài)或開(kāi)挖狀態(tài)下順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響研究。如中國(guó)實(shí)用新型專利“順層巖質(zhì)邊坡滑移試驗(yàn)系統(tǒng)” (授權(quán)公告號(hào)：CN204882545U，授權(quán)公告日：2015.12.16)，提供了一種順層巖質(zhì)邊坡滑移試驗(yàn)系統(tǒng)。如中國(guó)實(shí)用新型專利“順層巖質(zhì)邊坡輕型加固構(gòu)造”(授權(quán)公告號(hào)：CN201099861Y，授權(quán)公告日：2008.8.13)，公開(kāi)了一種順層巖質(zhì)邊坡輕型加固構(gòu)造，它包括在坡面上成排、成列布設(shè)的抗剪錨桿，各抗剪錨桿由錨孔穿入穩(wěn)定基巖內(nèi)且與之錨固連接，設(shè)置于坡面上的連接構(gòu)件與各抗剪錨桿的外錨頭固定連接。中國(guó)實(shí)用新型專利“一種巖堆邊坡凍融循環(huán)作用變形物理模型試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法”(授權(quán)公告號(hào)：CN104807975B，授權(quán)公告日：2016-8-17)，公開(kāi)了一種巖堆邊坡凍融循環(huán)作用變形物理模型試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，適應(yīng)于我國(guó)北方極寒地區(qū)的巖堆邊坡變形破壞機(jī)理分析及穩(wěn)定性研究。

目前，已有順層巖質(zhì)邊坡模型試驗(yàn)中，未考慮凍融作用對(duì)順層巖質(zhì)邊坡的影響，且不能調(diào)整巖質(zhì)邊坡的坡角，故不能開(kāi)展凍融特殊工況對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形破壞的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種凍融對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的模型試驗(yàn)裝置及方法，能有效改善現(xiàn)有裝置不能調(diào)整順層巖質(zhì)邊坡坡角、不能模擬凍融作用對(duì)順層巖質(zhì)邊坡作用等問(wèn)題。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種凍融對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的模型試驗(yàn)裝置，包括傾斜設(shè)置的U型坡臺(tái)，所述U型坡臺(tái)位于水平高端的一端的底部設(shè)有用于升降所述U型坡臺(tái)的千斤頂，所述U型坡臺(tái)位于水平低端的一端活動(dòng)連接有用于打開(kāi)或關(guān)閉所述U型坡臺(tái)端部的緩沖平臺(tái)，所述緩沖平臺(tái)上設(shè)有貫穿所述緩沖平臺(tái)的排水孔；所述U型坡臺(tái)的周邊設(shè)有加熱裝置；所述U型坡臺(tái)的兩側(cè)板的頂部均設(shè)有沿所述U型坡臺(tái)的兩側(cè)板長(zhǎng)度方向延伸的軌道，兩個(gè)所述軌道上均設(shè)有多個(gè)可沿所述軌道長(zhǎng)度方向滑動(dòng)且可固定在所述軌道上的滑動(dòng)座，兩個(gè)所述軌道上的所述滑動(dòng)座一一對(duì)應(yīng)通過(guò)橫梁連接，所述橫梁上設(shè)有多個(gè)百分表。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型能有效改善現(xiàn)有裝置不能調(diào)整順層巖質(zhì)邊坡坡角、不能模擬凍融作用對(duì)順層巖質(zhì)邊坡作用等問(wèn)題，操作方便、監(jiān)測(cè)直觀等優(yōu)點(diǎn)，適用于在東北地區(qū)模擬凍融對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的物理模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)指導(dǎo)寒區(qū)順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及處治具有重要意義。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述橫梁為金屬橫梁，所述百分表通過(guò)電磁鐵固定在所述橫梁上。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：采用電磁鐵將所述百分表進(jìn)行固定，能方便百分表的安裝和拆卸。

進(jìn)一步，所述加熱裝置為碘鎢燈。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：加熱裝置采用碘鎢燈，根據(jù)需要調(diào)節(jié)加熱溫度。

進(jìn)一步，所述U型坡臺(tái)位于水平高端的一端的底部固定有沿所述U型坡臺(tái)長(zhǎng)度方向設(shè)置的千斤頂軌道，所述千斤頂?shù)捻敳吭O(shè)在所述千斤頂軌道內(nèi)，且所述千斤頂?shù)捻敳靠稍谒銮Ы镯斳壍纼?nèi)滑動(dòng)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：在U型坡臺(tái)位于水平高端的一端的底部設(shè)置千斤頂軌道，在千斤頂?shù)幕钊斊鸷拖侣涞倪^(guò)程中，千斤頂?shù)幕钊捻敳垦厍Ы镯斳壍阑瑒?dòng)，增大千斤頂調(diào)節(jié)U型坡臺(tái)傾斜角的范圍。

進(jìn)一步，所述千斤頂軌道的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述千斤頂軌道關(guān)于所述 U型坡臺(tái)的長(zhǎng)度方向的中心線對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè)所述千斤頂軌道對(duì)應(yīng)連接兩個(gè)所述千斤頂。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：在U型坡臺(tái)位于水平高端的一端的底部設(shè)置兩個(gè)千斤頂軌道，能確保在頂起U型坡臺(tái)的過(guò)程中U型坡臺(tái)能保持平穩(wěn)地升降。

進(jìn)一步，所述U型坡臺(tái)位于水平低端的一端的兩側(cè)均設(shè)有通過(guò)混凝土基座固定設(shè)置的軸承，兩個(gè)所述軸承件設(shè)有連接軸，所述連接軸的兩端分別設(shè)在兩個(gè)所述軸承上，所述連接軸穿過(guò)并與所述緩沖平臺(tái)的一端固定連接。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過(guò)連接軸帶動(dòng)緩沖平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)U型坡臺(tái)位于水平低端的一端的關(guān)閉和開(kāi)啟。

進(jìn)一步，兩個(gè)所述軌道分別固定在所述U型坡臺(tái)的兩側(cè)板的頂部，所述軌道上設(shè)有T型槽，所述滑動(dòng)座的底端為與所述T型槽相匹配的“⊥”形結(jié)構(gòu)，所述滑動(dòng)座的底端設(shè)在所述T型槽內(nèi)，所述軌道上設(shè)有多個(gè)沿所述軌道長(zhǎng)度方向均勻設(shè)置的螺孔，所述螺孔內(nèi)設(shè)有可將所述滑動(dòng)座的底端固定在所述T型槽內(nèi)的螺栓。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：在軌道上設(shè)置T型槽，將滑動(dòng)座的底部設(shè)置成與T型槽相匹配的“⊥”形結(jié)構(gòu)，滑動(dòng)座可在T型槽內(nèi)移動(dòng)，并通過(guò)螺栓進(jìn)行定位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，滑動(dòng)方便。

進(jìn)一步，所述軌道上設(shè)有沿所述軌道長(zhǎng)度方向設(shè)置的標(biāo)尺。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：標(biāo)尺的設(shè)置能方便滑動(dòng)座的定位。

進(jìn)一步，所述緩沖平臺(tái)的底部設(shè)有用于支承所述緩沖平臺(tái)的支座，所述緩沖平臺(tái)的底部設(shè)有一端與所述排水孔連通的引流管，所述引流管的另一端連接排水溝。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：引流管的設(shè)置能將滑到緩沖平臺(tái)上的水進(jìn)行導(dǎo)出，方便水漬的清理。

進(jìn)一步，所述千斤頂?shù)牡撞吭O(shè)有用于支撐所述千斤頂?shù)那Ы镯數(shù)鬃?/p>

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：千斤頂?shù)鬃脑O(shè)置能對(duì)千斤頂進(jìn)行支撐，并且能提高千斤頂提升U型坡臺(tái)的角度。

一種凍融對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的模型試驗(yàn)方法，采用上述所述的凍融對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的模型試驗(yàn)裝置進(jìn)行凍融對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的模型試驗(yàn)，包括以下步驟：

步驟一，開(kāi)展野外地質(zhì)調(diào)查：通過(guò)野外宏觀地質(zhì)調(diào)查，測(cè)量順層巖質(zhì)邊坡的巖層產(chǎn)狀及巖層厚度；

步驟二，制備石板和飽和粘土：確定模型試驗(yàn)的相似比，確定并預(yù)制模型中使用的石板尺寸，預(yù)制完成后浸泡在0℃的水中備用，制備飽和的粘土；

步驟三，設(shè)置千斤頂：使U型坡臺(tái)的水平高端的底部的千斤頂?shù)幕钊仙?，直到U型坡臺(tái)的坡度等于巖層的傾角為止；

步驟四，設(shè)置緩沖平臺(tái)：使用緩沖平臺(tái)封堵所述U型坡臺(tái)的水平低端的端部，并且堵塞排水孔，在緩沖平臺(tái)朝向所述U型坡臺(tái)的一面上均勻涂抹黃油；

步驟五，構(gòu)建順層巖質(zhì)邊坡：在U型坡臺(tái)的兩側(cè)壁上均勻涂抹黃油，在 U型坡臺(tái)上從下往上布置三層所述石板，石板之間充填飽和的黏土，共同形成順層巖質(zhì)邊坡模型，并在模型表面至少確定1條監(jiān)測(cè)剖面，并做好標(biāo)記；

步驟六，設(shè)置百分表：調(diào)節(jié)橫梁的位置以及百分表，使得百分表的量測(cè)頭頂在監(jiān)測(cè)剖面上的巖質(zhì)邊坡表面及頂部巖層的側(cè)面上，并記錄初始讀數(shù)；

步驟七，模擬凍結(jié)過(guò)程：在巖質(zhì)邊坡上灑水，使石板和粘土充分飽和，保持模型溫度在-5℃～-25℃下，使模型充分凍結(jié)，記錄各百分表讀數(shù)；

步驟八，模擬融冰過(guò)程：旋轉(zhuǎn)緩沖平臺(tái)使轉(zhuǎn)緩沖平臺(tái)水平設(shè)置，清除黃油，疏通排水孔，開(kāi)啟加熱裝置，使室內(nèi)溫度保持在10℃～20℃，使模型中的冰充分融化，記錄百分表各讀數(shù)；

步驟九，模擬凍融循環(huán)作用：重復(fù)步驟七和步驟八，可完成若干次巖質(zhì)邊坡的凍融循環(huán)作用，分析凍融循環(huán)作用對(duì)巖質(zhì)邊坡變形的影響及破壞特征。

采用上述方案的有益效果是：本方法能有效改善現(xiàn)有裝置不能調(diào)整順層巖質(zhì)邊坡坡角、不能模擬凍融作用對(duì)順層巖質(zhì)邊坡作用等問(wèn)題，操作方便、監(jiān)測(cè)直觀等優(yōu)點(diǎn)，適用于在東北地區(qū)模擬凍融對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的物理模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)指導(dǎo)寒區(qū)順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及處治具有重要意義。

進(jìn)一步，所述步驟七和步驟八中，當(dāng)巖質(zhì)邊坡的變形較小時(shí)，使U型坡下的千斤頂?shù)幕钊饾u上升，直到巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)后滑動(dòng)到緩沖平臺(tái)，同時(shí)記錄不同坡度下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的百分表讀數(shù)，研究巖質(zhì)邊坡的變形破壞特征，計(jì)算巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過(guò)千斤頂?shù)幕钊饾u上升，能使得巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)后滑動(dòng)到緩沖平臺(tái)，記錄不同坡度下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的百分表讀數(shù)，研究巖質(zhì)邊坡的變形破壞特征。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的俯視圖；

圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視圖；

圖3為本實(shí)用新型的后視圖；

圖4為構(gòu)建順層巖質(zhì)邊坡前的模型箱主視圖；

圖5為構(gòu)建順層巖質(zhì)邊坡后、凍融實(shí)驗(yàn)前的的模型箱主視圖；

圖6為滑動(dòng)座及軌道、橫梁的主視圖；

圖7為軸承與U型鋼板箱、緩沖平臺(tái)連接側(cè)視圖；

圖8為百分表與鋼質(zhì)橫梁連接主視圖；

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

101、U型坡臺(tái)，102、千斤頂，103、連接軸，104、緩沖平臺(tái)，105、排水孔，106、滑動(dòng)座，107、橫梁，108、石板，109、千斤頂軌道，110、千斤頂?shù)鬃?11、標(biāo)尺，112、百分表，113、加熱裝置，114、電磁鐵，115、量測(cè)頭，116、百分表表盤，117、軌道，118、混凝土基座，119、支座，120、螺栓，121、方形孔，122、軸承，123、引流管，124、排水溝，125、T型槽， 126、螺孔。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

順層巖質(zhì)邊坡中的節(jié)理裂隙是地下水的運(yùn)移通道。在北方地區(qū)，在冬季溫度處于0℃以下，節(jié)理裂隙內(nèi)富有地下水的充填物凍結(jié)，體積膨脹，對(duì)巖層產(chǎn)生膨脹作用力，使巖層中的裂隙擴(kuò)張；在夏季溫度回升到0℃以上，節(jié)理裂隙內(nèi)凍結(jié)的充填物中的冰層融化，膨脹作用力卸荷，巖層中的裂隙回縮，巖質(zhì)邊坡內(nèi)節(jié)理裂隙內(nèi)填充物中的地下水的凍結(jié)與融化的過(guò)程稱之為巖質(zhì)邊坡的凍融循環(huán)。

一年四季春夏秋冬交替出現(xiàn)，產(chǎn)生一次巖質(zhì)邊坡的凍融循環(huán)，多年的凍融循環(huán)使順層巖質(zhì)邊坡承受反復(fù)的凍脹力加載-卸載作用，巖質(zhì)邊坡必將疲勞損傷，最終邊坡破壞失去其穩(wěn)定性

由于現(xiàn)有順層巖質(zhì)邊坡模型試驗(yàn)中，未考慮凍融作用對(duì)順層巖質(zhì)邊坡的影響，且不能調(diào)整巖質(zhì)邊坡的坡角，本實(shí)用新型公布了一種凍融對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的模型試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，具有操作方便、監(jiān)測(cè)直觀等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)施例一

如圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)施例包括傾斜設(shè)置的U型坡臺(tái)101，所述 U型坡臺(tái)101位于水平高端的一端的底部設(shè)有用于升降所述U型坡臺(tái)101的千斤頂102，所述U型坡臺(tái)101位于水平低端的一端活動(dòng)連接有用于打開(kāi)或關(guān)閉所述U型坡臺(tái)101端部的緩沖平臺(tái)104，所述緩沖平臺(tái)104上設(shè)有貫穿所述緩沖平臺(tái)104的排水孔105；所述U型坡臺(tái)101的周邊設(shè)有用于環(huán)境融雪的加熱裝置113；所述U型坡臺(tái)101的兩側(cè)板的頂部均設(shè)有沿所述U型坡臺(tái)101的兩側(cè)板長(zhǎng)度方向延伸的軌道117，兩個(gè)所述軌道117上均設(shè)有多個(gè)可沿所述軌道117長(zhǎng)度方向滑動(dòng)且可固定在所述軌道117上的滑動(dòng)座106，兩個(gè)所述軌道117上的所述滑動(dòng)座106一一對(duì)應(yīng)通過(guò)橫梁107連接，所述橫梁107上設(shè)有多個(gè)百分表112。

如圖2所示，所述U型坡臺(tái)101位于水平高端的一端的底部固定有沿所述U型坡臺(tái)101長(zhǎng)度方向設(shè)置的千斤頂軌道109，所述千斤頂102的頂部設(shè)在所述千斤頂軌道109內(nèi)，且所述千斤頂102的頂部可在所述千斤頂軌道109 內(nèi)滑動(dòng)，所述千斤頂軌道109的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述千斤頂軌道109關(guān)于所述U型坡臺(tái)101的長(zhǎng)度方向的中心線對(duì)稱設(shè)置，兩個(gè)所述千斤頂軌道109 對(duì)應(yīng)連接兩個(gè)所述千斤頂102。

如圖4、圖5和圖7所示，所述U型坡臺(tái)101位于水平低端的一端的兩側(cè)均設(shè)有通過(guò)混凝土基座118固定設(shè)置的軸承122，兩個(gè)所述軸承122件設(shè)有連接軸103，所述連接軸103的兩端分別設(shè)在兩個(gè)所述軸承122上，所述連接軸103穿過(guò)并與所述緩沖平臺(tái)104的一端固定連接。

如圖6、圖8所示，所述橫梁107為鋼制橫梁107，所述百分表112通過(guò)電磁鐵114固定在所述橫梁107上，電磁鐵114與百分表表盤116固定連接，百分表112的量測(cè)頭115朝向U型坡臺(tái)101內(nèi)。橫梁107上至少設(shè)置9 個(gè)用電磁鐵114連接的百分表112

如圖6所示，兩個(gè)所述軌道117分別固定在所述U型坡臺(tái)101的兩側(cè)板的頂部，所述軌道117上設(shè)有T型槽125，所述滑動(dòng)座106的底端為與所述 T型槽125相匹配的“上”形結(jié)構(gòu)，所述滑動(dòng)座106的底端設(shè)在所述T型槽 125內(nèi)，所述軌道117上設(shè)有多個(gè)沿所述軌道117長(zhǎng)度方向均勻設(shè)置的螺孔 126，所述螺孔126內(nèi)設(shè)有可將所述滑動(dòng)座106的底端固定在所述T型槽125 內(nèi)的螺栓120。

本實(shí)施例中，為方便遼寧省本溪市桓仁縣田師傅-桓仁鐵路大前石嶺隧道出口施工，從山腳修建一條通往隧道進(jìn)口的施工便道，由于切坡在施工便道內(nèi)側(cè)形成長(zhǎng)約500m的順層巖質(zhì)邊坡，通過(guò)野外宏觀地質(zhì)調(diào)查，測(cè)量順層巖質(zhì)邊坡的巖層的傾角約為30°，厚度約為0.3m石英砂巖。

優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，在U型坡臺(tái)101高度較大的一端附近的箱底面焊接2排并排平行的鋼質(zhì)凹槽軌道117，通過(guò)千斤頂102的活塞上升鋼板箱的坡度為30°，U型坡臺(tái)101的底面尺寸為200em(長(zhǎng))×100cm(寬)×1cm (厚)，兩側(cè)壁的尺寸為200cm(長(zhǎng))×2cm(厚)×25cm(高)，鋼板箱高度較小的一端通過(guò)連接軸103與緩沖平臺(tái)104連接，緩沖平臺(tái)104的尺寸為 100cm(長(zhǎng))×35cm(寬)×1cm(厚)。

優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，在緩沖平臺(tái)104上離連接軸103約2cm處設(shè)置一排共3個(gè)直徑為1cm的排水孔105，排水孔105下連接有引流管123，將融化后的水引入排水溝124尺寸為5cm(寬)×5cm(深)，同時(shí)為排走連接軸103下滲的水，排水溝124在連接軸103方向的側(cè)壁的傾角設(shè)為45°

優(yōu)選的，在巖質(zhì)邊坡上至少設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)剖面，U型坡臺(tái)101上至少設(shè)置4根橫梁107，所述橫梁107的兩端為方形，設(shè)置在滑動(dòng)座106上部的方形孔121內(nèi)，分別位于U型坡臺(tái)101的前部、中部、后部及U型坡臺(tái)101上邊界上，其中前部、中部、后部的3根橫梁107沿每個(gè)剖面用電磁鐵114至少連接2個(gè)百分表112，用于監(jiān)測(cè)主剖面上巖質(zhì)邊坡表面的鼓脹與沉降變形； U型坡臺(tái)101上邊界上根據(jù)巖層的分層數(shù)布置百分表112，百分表112的量測(cè)頭115頂在模型上邊界附近的石板108側(cè)面上，用于監(jiān)測(cè)不同巖層的相對(duì)滑動(dòng)位移。

優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，緩沖平臺(tái)104與連接軸103的高度相同，約高于地表20cm為宜。

優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，在巖質(zhì)邊坡上設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)剖面，設(shè)置4根橫梁107，橫梁107尺寸為110cm(長(zhǎng))×3cm(寬)×3cm(高)，橫梁107與橫梁107之間的間距為25cm～35cm為宜，在前部、中部、后部的3根橫梁 107連接2個(gè)百分表112，模型上邊界的1根橫梁107上連接3個(gè)百分表112，共9個(gè)百分表112。

優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，確定模型試驗(yàn)的相似比為1∶5，即模型中石板 108的厚度取為6cm，共鋪設(shè)3層石板108，石板108之間填充飽和的粘土層。

優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，用于融雪的4個(gè)加熱裝置113設(shè)置在U型坡臺(tái) 101的前部、兩側(cè)、上部，加熱裝置113水平放置，傾斜角應(yīng)小于±4°。

優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，為了進(jìn)一步增加千斤頂102的抬升能力，在千斤頂?shù)鬃?10下設(shè)置了2層鋼墊板。

當(dāng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中局部出現(xiàn)較大變形時(shí)，可在附近增設(shè)百分表112，百分表 112均用固定在橫梁107或U型坡臺(tái)101兩側(cè)邊上。

本實(shí)施例能有效改善現(xiàn)有裝置不能調(diào)整順層巖質(zhì)邊坡坡角、不能模擬凍融作用對(duì)順層巖質(zhì)邊坡作用等問(wèn)題，操作方便、監(jiān)測(cè)直觀等優(yōu)點(diǎn)，適用于在東北地區(qū)模擬凍融對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的物理模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)指導(dǎo)寒區(qū)順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及處治具有重要意義。

實(shí)施例二

在本實(shí)施例中，公開(kāi)了一種凍融對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的模型試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

S1：開(kāi)展野外地質(zhì)調(diào)查：通過(guò)野外宏觀地質(zhì)調(diào)查，測(cè)量順層巖質(zhì)邊坡的巖層產(chǎn)狀及若層厚度。

S2：制備石板108和飽和粘土：確定模型試驗(yàn)的相似比，確定并預(yù)制模型中使用的石板108尺寸，預(yù)制完成后浸泡在0℃的水中備用，制備飽和的粘土。

S3：設(shè)置千斤頂102：使U型坡臺(tái)101下千斤頂102的活塞上升，直到鋼板箱的坡度等于巖層的傾角為止。

S4：繞連接軸103轉(zhuǎn)動(dòng)緩沖平臺(tái)104：在緩沖平臺(tái)104上均勻涂抹黃油，繞連接軸103轉(zhuǎn)動(dòng)緩沖平臺(tái)104，將緩沖平臺(tái)104旋轉(zhuǎn)至與U型坡臺(tái)101高度較小的一端相連，并堵塞排水孔105口。

S5：構(gòu)建順層巖質(zhì)邊坡：為減少邊界效應(yīng)，在U型坡臺(tái)101內(nèi)部?jī)蓚?cè)壁均勻涂抹黃油，從下往上布置三層石板108，石板108之間充填飽和的黏土，共同形成順層巖質(zhì)邊坡模擬模型，并在模型表面至少確定1條監(jiān)測(cè)剖面，并做好標(biāo)記。

S6：安裝鋼質(zhì)的橫梁107：在U型坡臺(tái)101兩側(cè)板頂面上的軌道117內(nèi)均勻設(shè)置多個(gè)滑動(dòng)座106，通過(guò)兩側(cè)的標(biāo)尺111快速對(duì)齊滑動(dòng)座106并用螺孔126固定在軌道117上，將鋼質(zhì)的橫梁107穿過(guò)滑動(dòng)座106的方形孔121 并用螺孔126固定在鋼板上；安裝百分表112：在鋼質(zhì)的橫梁107上用電磁鐵114連接若干百分表112，并使百分表112的量測(cè)頭115頂在主剖面上的巖質(zhì)邊坡表面及頂部巖層的側(cè)面上，并記錄初始讀數(shù)。

S7：模擬凍結(jié)過(guò)程：在巖質(zhì)邊坡上緩慢灑水，使石板108和粘土充分飽和，利用東北地區(qū)天然的氣候環(huán)境，保持模型溫度在-5℃～-25℃下約12小時(shí)，使模型充分凍結(jié)，記錄各百分表112讀數(shù)。

S8：模擬融冰過(guò)程：旋轉(zhuǎn)緩沖平臺(tái)104使固定鋼支座119放置在地面上，清除黃油，疏通排水孔105，開(kāi)啟室內(nèi)空調(diào)、地暖及碘鎢燈等，使室內(nèi)溫度保持在10℃～20℃中間，使模型的冰充分融化，記錄百分表112各讀數(shù)。

S9：模擬凍融循環(huán)作用：重復(fù)步驟S7-S8，可完成若干次巖質(zhì)邊坡的凍融循環(huán)作用，分析凍融循環(huán)作用對(duì)巖質(zhì)邊坡變形的影響及破壞特征。

在本實(shí)施例中，若巖質(zhì)邊坡的變形較小，可使U型坡臺(tái)101下千斤頂102 的活塞逐漸上升，直到巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)后滑動(dòng)到緩沖平臺(tái)104，記錄不同坡度下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的百分表112讀數(shù)，研究巖質(zhì)邊坡的變形破壞特征，計(jì)算巖堆邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)。

本實(shí)施例能有效改善現(xiàn)有裝置不能調(diào)整順層巖質(zhì)邊坡坡角、不能模擬凍融作用對(duì)順層巖質(zhì)邊坡作用等問(wèn)題，操作方便、監(jiān)測(cè)直觀等優(yōu)點(diǎn)，適用于在東北地區(qū)模擬凍融對(duì)順層巖質(zhì)邊坡變形影響的物理模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)指導(dǎo)寒區(qū)順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及處治具有重要意義。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。