一种双排抗滑桩群物理模型试验装置

1.本实用新型涉及地质灾害模型试验技术领域，尤其涉及一种双排抗滑桩群物理模型试验装置。


背景技术：

2.我国水利资源丰富，水电工程借助水资源的特点进行发电，然而水电工程的蓄水和运行，对周边原有环境造成了显著影响，这诱发或复活了大量的大型滑坡。对于无法实施搬迁的大型滑坡，其治理工程的合理性和有效性，直接关系到了滑坡上居民的生命财产安全，同时也关系到水电站的安全运营。
3.抗滑桩因其防治效果好，广泛应用于滑坡的治理工程当中。然而，由于大量水库滑坡属于典型牵引式滑坡，抗滑桩一般设置于滑坡前缘，这对抗滑桩的施工提出了巨大考验。为此，大多实际工程采用了可快速成孔的钻孔灌注桩(圆形桩)，并同时增加了设桩排数，以此来提高抗滑力。
4.目前，滑坡物理模型试验已成为研究滑坡-抗滑桩体系演化过程的有效手段，国内外学者取得了一定进展，但是对于双排圆形抗滑桩群的作用机理和加固效果尚未研究清楚。
5.因此，亟需建立一种滑坡-双排抗滑桩群物理模型试验装置，用以揭示滑坡-双排抗滑桩群的相互作用机理。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种双排抗滑桩群物理模型试验装置，以解决现有双排抗滑桩群物理模型试验装置无法有效监测滑坡后缘推力、滑坡坡表位移、滑坡体应力场、抗滑桩应力场和抗滑桩桩身变形场的技术问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供一种双排抗滑桩群物理模型试验装置，包括：
8.滑坡模型，包括模型框架、放置于所述模型框架底部的滑床、堆叠于所述滑床上的滑带、堆叠于所述滑带上的滑体；
9.抗滑桩群，包括嵌固于所述滑床、所述滑带和所述滑体内的双排抗滑桩组和成列布设在所述双排抗滑桩组上的应变片；
10.加载装置，所述加载装置包括千斤顶，所述千斤顶为所述滑坡模型提供推力；
11.监测装置，包括均置于所述滑体内部的土压力盒和置于所述滑体表部的坡表示踪点。
12.进一步地，所述双排抗滑桩组包括前排抗滑桩组和后排抗滑桩组，所述前排抗滑桩组和所述后排抗滑桩组竖直插入在所述滑体模和所述滑床内。
13.进一步地，所述加载装置还包括伸缩杆和推力板，所述推力板平行贴合于所述滑坡模型的后侧，所述伸缩杆将推力由所述千斤顶传递至所述推力板，所述推力板承担推力并传递至所述滑坡模型。
14.进一步地，所述加载装置还包括压力传感器，所述压力传感器贴合于所述推力板上。
15.进一步地，所述监测装置还包括位于所述模型框架顶部的第一高速相机、位于所述模型框架侧方的第二高速相机和置于所述模型框架前侧的三维激光扫描仪。
16.进一步地，所述土压力盒沿主滑方向共布设六列，每列沿深度方向共设置四个，且每列的列距为11-13cm，埋深间距为7.4-7.6cm，在前排抗滑桩和后排抗滑桩附近进行加密。
17.进一步地，所述土压力盒垂直主滑方向的两侧各设一列，每列沿深度方向共设置四个，埋深间距为7.4-7.6cm。
18.进一步地，所述应变片布设于所述前排抗滑桩组和所述后排抗滑桩组的中间两根桩上，多列所述应变片均匀设置在每个所述中间两根桩上。
19.进一步地，所述前排抗滑桩组和所述后排抗滑桩组的水平截面形状为圆形，直径为4.98-5.02cm，桩长为44-46cm。
20.进一步地，所述坡表示踪点为白色塑料圆球，每个所述坡表示踪点的间距为11-13cm。
21.本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
22.本实用新型的双排抗滑桩群物理模型试验装置，可进行完整的双排抗滑桩群物理模型试验，能够有效模拟监测滑坡后缘推力、滑坡坡表位移、滑坡体应力场、抗滑桩应力场和抗滑桩变形场，能够有效模拟滑坡从初始变形到破坏的全过程，为大型水库滑坡-抗滑桩群体系的演化机制、相互作用机理提供参考，能够对抗滑桩群的防治效果进行合理评价，提高了大型水库滑坡防治工作的针对性、有效性和经济性。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例中滑坡-双排抗滑桩群物理模型试验装置的主视结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例中滑坡-双排抗滑桩群物理模型试验装置的俯结构视示意图。
25.附图标记说明：
26.1-抗滑桩群模型；11-模型框架；12-滑体；13-滑带；14-滑床；2-抗滑桩群；21-双排抗滑桩组；211-前排抗滑桩组；212-后排抗滑桩组；22-应变片； 3-加载装置；31-千斤顶；32-伸缩杆；33-推力板；34-压力传感器；4-监测装置；41-第一高速相机；42-第二高速相机；43-坡表示踪点；44-土压力盒；45
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三维激光扫描仪。
具体实施方式
27.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例根据，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普
通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.另外，在本文中所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用，不应限制本技术请求保护的范围。
30.参见图1-2所示，本实用新型的实施例提供一种双排抗滑桩群物理模型试验装置，该双排抗滑桩群物理模型试验装置包括抗滑桩群模型1、抗滑桩群2、加载装置3和监测装置4，
31.其中，滑坡模型1包括模型框架11、滑床14、滑带13和滑体12，滑床 14放置于模型框架11的底部，滑带13堆叠于滑床14的上表面，滑体12堆叠于滑带13的上表面。
32.抗滑桩群2包括双排抗滑桩组21和应变片22，双排抗滑桩组21嵌固于滑床14、滑带13和滑体12内，应变片22成列布设在双排抗滑桩组21上。
33.加载装置3包括千斤顶31，千斤顶31为滑坡模型1提供推力；
34.监测装置4包括土压力盒44和坡表示踪点43，土压力盒44均置于滑体 12内部，坡表示踪点43位于滑体12的表部。
35.需要说明的是，在本实施例当中，模型框架11设置为矩形箱体，实际滑坡的大小可按相似比进行设计，模型框架11的主体框架和地板由不锈钢组成，前、左、右侧为有机玻璃板，上端和后端为自由开口。
36.滑体12由粘土、砂按相似理论进行配比得到，滑带13由玻璃珠和粘土按相似理论进行配比得到、滑床14由水泥组成。
37.另外，本实施例中双排抗滑桩组21由聚氨酯材料制作而成。
38.由此，该双排抗滑桩群物理模型试验装置能够有效模拟大型水库滑坡实际治理工程的加固措施，能够有效地监测滑坡后缘推力、滑坡坡表位移、滑坡体应力场、抗滑桩应力场和抗滑桩变形场，能够为大型水库滑坡-抗滑桩群体系的演化机制、相互作用机理提供参考，能够对抗滑桩群的防治效果进行合理评价，提高了大型水库滑坡防治工作的针对性、有效性和经济性。
39.具体地，请参阅图1-2所示，在本实用新型的实施例当中，双排抗滑桩组 21包括前排抗滑桩组211和后排抗滑桩组212，前排抗滑桩组211和后排抗滑桩组212竖直插入在滑体12和滑床14内。
40.由此，通过双排抗滑桩组的设置，可有效对双排抗滑桩群在滑坡上的作用机理和防治效果进行研究。
41.具体地，请参阅图1所示，在本实用新型的实施例当中，加载装置3还包括伸缩杆32和推力板33，推力板33平行贴合于滑坡模型1的后侧，伸缩杆32将推力由千斤顶31传递至推力板33，推力板33承担推力并传递至滑坡模型1。
42.由此，千斤顶31为滑坡-抗滑桩群模型提供推力，伸缩杆32为千斤顶31 的传力装置，将推力由千斤顶31传递至推力板33，推力板33平行贴合于滑坡-抗滑桩群模型的后侧，承担由千斤顶31提供的推力并传递至滑坡-抗滑桩群模型。
43.具体地，请参阅图1所示，在本实用新型的实施例当中，加载装置3还包括压力传感器34，压力传感器34贴合于推力板33上。
44.由此，压力传感器34贴合于推力板33上，可用于监测在试验过程中滑坡-抗滑桩群
模型所受到的推力。
45.具体地，请参阅图1、2所示，在本实用新型的实施例当中，监测装置4 还包括位于模型框架11顶部的第一高速相机41、位于模型框架11侧方的第二高速相机42和置于模型框架11前侧的三维激光扫描仪45。
46.由此，第一高速相机41置于模型框架11的顶部，用于监测试验过程中坡表的变形情况；第二高速相机42置于模型框架11的左侧，用于监测试验过程滑坡的变形情况；三维激光扫描仪45置于模型框架11的前侧，用于不定时记录坡表示踪点43的位置，然后通过进一步图像处理，以获得滑坡的变形过程。
47.具体地，在本实用新型的实施例当中，土压力盒44沿主滑方向共布设六列，每列沿深度方向共设置四个，且每列的列距为11-13cm，埋深间距为 7.4-7.6cm。
48.请参阅图1、2所示，具体到本实施例当中，土压力盒44均匀布置于滑体12的内部，其受力的一侧面向滑坡后缘，沿主滑方向共布设六列，优选列距为12cm，每列沿深度方向共设置四个，优选埋深间距为7.5cm，并在前排抗滑桩和后排抗滑桩附近进行加密。
49.具体地，在本实用新型的实施例当中，土压力盒44垂直于主滑方向的两侧还各设一列，每列沿深度方向共设置四个，埋深间距为7.4-7.6cm。
50.请参阅图1、2所示，具体到本实施例当中，沿主滑方向两侧间距10cm 还各设一列，由此土压力盒44在水平左右方向共有四列，每列沿垂直深度方向共设置四个，优选埋深间距为7.5cm。
51.这样总计设置四十个土压力盒44，以用于监测在试验过程中滑坡内土体的应力分布情况。
52.具体地，在本实用新型的实施例当中，应变片22布设于前排抗滑桩组211 和后排抗滑桩组212的中间两根桩上，多列应变片22均匀设置在每个中间两根桩上。
53.请参阅图1、2所示，具体到本实施例当中，应变片22贴合于前、后排抗滑桩组中间的桩前侧面和桩后侧面，共计八列，布设于双排抗滑桩组21的中间根桩(俯视图从左往右数)上，并且每列布设五个，埋深间距为7.5cm，共计四十个，以用于监测在试验过程中抗滑桩的受力情况。
54.具体地，请参阅图1、2所示，在本实用新型的实施例当中，前排抗滑桩组211和后排抗滑桩组212的水平截面形状为圆形，直径为4.98-5.02cm，桩长为44-46cm。
55.由此，将前排抗滑桩组211和后排抗滑桩组212的抗滑桩均设置为圆形形状，一方面便于设备的自动化加工，另一方面，圆形抗滑桩加工形成的孔不易垮塌，能充分模拟实际工程为快速成桩而采用机械成孔的钻孔灌注桩，并充分模拟对于特大型滑坡推力巨大而采用双排抗滑桩群，有益于抗滑桩群加固机理的研究。
56.具体地，在本实用新型的实施例当中，坡表示踪点43为白色塑料圆球，每个坡表示踪点43的间距为11-13cm。
57.请参阅图1、2所示，具体到本实施例当中，坡表示踪点43置于滑体12 的表部，由白色塑料小球均匀排列组成，其中沿垂直于滑动方向(也即附图中的左右方向)的间距优选设置为12cm，共计五列，且平行于滑动方向(也即前后方向)间距优选为12cm，共计八排。
58.另外，在双排抗滑桩组21的前、后两排桩的坡表示踪点43与双排抗滑桩组21中间的坡表示踪点43的水平间距为18cm。
59.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。