本發明屬于巖質滑坡野外模型技術領域，尤其涉及一種強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置。

背景技術：

滑坡地質災害具有：突發性、種類多、多發性、嚴重性等特點。每年發生滑坡災害能占到全部地質災害的70％，其中降雨為滑坡誘發的主要因素。尤其是川東地區的巖質滑坡，更是突發性強、傷亡率高，給人民生命、財產造成巨大了的損害。近年來，眾多學者對巖質滑坡的成災機理、破壞模式以及治理手段等多方面做過大量的研究，而且取得了不少成果。其中，滑坡體內部的應力變化、變形位移等第一手數據尤為重要。假如對巖質滑坡進行應力、位移等原位監測，由于巖質滑坡的滑動具有難以預測性，會導致監測周期無法控制，甚至得不到數據；并且滑坡體積巨大、監測面積廣導致費用極高。因此，眾多學者、機構采用模型試驗的方法，可以做到滑坡周期可控性，從而獲得各項數據更加具有合理性?；履Ｐ驮囼灒哂锌煽匦詮?、測定手段靈活、所得數據全面等優點。因此滑坡模型試驗對于研究滑坡形成機理、破壞模式、防治措施具有重要意義。目前，常規巖質滑坡模型試驗箱，一般由試驗槽、加載系統和各種監測設備組成。傳統的巖質滑坡模型箱具有以下幾點的不足：

(1)傳統的滑坡模型試驗裝置，是室內進行，采用松散的石塊堆積模型滑坡體，而實際中滑體沒有受到干擾整體性較好，這樣或多或少和實際情況有所出入。因此所得數據與實際不符、代表性不強，不能很好地滿足試驗要求。

(2)傳統的滑坡模型試驗裝置，滑體、滑床，和滑動帶是根據相似比，采用相似材料模擬制成，不可能和實際工況完全相同。同樣造成所得成果的可信性不強。

(3)降雨是絕大多數巖質滑坡產生的主要誘因。然而傳統的滑坡模型試驗裝置，很少考慮到降雨因素。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置，旨在解決傳統的滑坡模型試驗裝置存在所得數據與實際不符、代表性不強，成果可信性不強的問題。

本發明是這樣實現的，一種強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置，所述強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置設置有雨量計和降雨系統；

所述強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置后緣挖有人工開挖裂縫；左右兩側和后側人工開挖切槽，用黏土夯實形成隔水層；

所述強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置內部，鉆孔布設PVC管，模擬排水工程；所述強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置前緣布設抗滑樁

所述強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置的頂端安裝有人工降雨模擬裝置；所述強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置的頂端、降雨系統下方安裝有雨量計；

所述后緣人工開挖裂縫安裝有流量控制儀、水位計、水壓計

所述強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置內部，包括上部巖體、天然軟弱夾層、穩定基巖層，設置有水位計、水壓計；

所述流量計安裝在排水管的出口端；所述傳感器布置在抗滑樁內。

進一步，所述人工降雨模擬裝置設置有水泵；

所述水泵通過供水管連接控制閥，控制閥通過供水管連接水表，水表連接支管、主管的一端，支管、主管的另一端也設置有水泵、供水管、控制閥、水表，水泵通過供水管連接控制閥，控制閥通過供水管連接水表。

進一步，所述支管和主管通過多個三通管、四通管或兩通管連接。

本發明提供的強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置，選取現場基巖滑坡進行人工改造，安裝人工降雨系統，布設一系列的傳感器，可做到巖質滑坡測試的數據更為合理，滑坡推力、應變位移更為直觀，所得成果更具有說服性。在相似比、相似材料選取中：傳統的滑坡模型試驗方法，利用相似比縮小原滑坡模型，這樣勢必造成了誤差；尤其是在材料的選取上，由于模型采用一定的相似比縮小，材料強度的相似比也應該相應的縮小，然而模型材料的選取一直是模型試驗的薄弱環節，甚者直接用原材料當做試驗模型材料，這樣造成的誤差也是不可忽視的。本發明提供的強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置，試驗選點直接在特定地區巖質斜坡體原型上進行開展，使得所得的科研數據更接近于真實，有效避免了選取合適相似比模型材料方面的困擾，所得成果更有說服力。

在模型建立過程中：(一)傳統模型采用松散的石塊堆積模型滑坡體，施工過程中勢必會造成這個滑坡松散而不緊密。而實際中滑體很少受到劇烈擾動、整體性較好，這樣傳統模型建立方式會和實際情況有所出入。因此所得數據與實際不符、代表性不強，不能很好地滿足試驗要求。(二)傳統模型建立滑動帶也是任務鋪設，也會造成擾動，以及相似材料選取上的誤差，本發明提供的方案滑動帶采用自然生成的滑動帶。本發明提供的強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置，這就采用自然邊坡開展試驗，并且施工過程對滑坡擾動較小，滑動帶有效的克服上述誤差。

在模擬降雨過程中：采用本發明提供的簡易降雨裝置，通過調節降雨系統控制降雨量，可以模擬不同降雨程度對滑坡的影響程度，使得所得數據更為詳實，使得所得成果更為全面、適用性更強，能更廣泛地為工程人員、學者等廣大人群服務。

傳統模型建立，是室內人工建成，只能開展一次科學研究，過后會面臨拆除、作廢的處境，這樣造成了傳統模型利用率降低，也是一種成本上的浪費。本發明提供的強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置，模型結構大小可以控制，具有靈活性強、施工方便、周期短、可以不同雨季重復使用，可以長期保持、可以開展不同研究內容的科研項目等特點，進而大大節約了試驗成本。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置結構示意圖；

圖2是本發明實施例提供的人工降雨模擬裝置結構示意圖；

圖中：1、降雨系統；2、雨量計；3、流量控制儀；4、人工開挖裂縫；5、模擬水位線；6、后緣裂縫水位；7、人工切槽后用黏土夯實層；8、天然軟弱夾層；9、穩定基巖層；10、上部巖體；11、傳感器；12、排水管；13、傳感器；14、抗滑樁；15、水泵；16、供水管；17、控制閥；18、水表；19、噴頭；20、三通管；21、四通管；22、兩通管；23、支管；24、主管。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施案例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

下面結合附圖對本發明的結構作詳細的描述。

如圖1所示，本發明實施例的強降雨誘發巖質滑坡野外模型試驗裝置包括：降雨系統1、雨量計2、流量控制儀3、人工開挖裂縫4、模擬水位線5、后緣裂縫水位6、人工切槽后用黏土夯實層7、天然軟弱夾層8、穩定基巖層9、上部巖體10、傳感器11、排水管12、傳感器13、抗滑樁14。

所述模型試驗裝置后緣挖有人工開挖裂縫4；所述模型試驗裝置左右兩側和后側人工開挖切槽7，然后用黏土夯實形成隔水層7，使得模型內部形成一個封閉的地下水位變化的環境；所述模型試驗裝置內部(上部巖體)，鉆孔布設PVC管，模擬排水工程12；所述模型試驗裝置前緣布設抗滑樁14，防止模型失穩造成人員傷害；所述模型試驗裝置的頂端安裝有人工降雨模擬裝置1；所述模型試驗裝置的頂端、降雨系統下方安裝有雨量計2，監測人工降雨量大小；所述后緣人工開挖裂縫4安裝有流量控制儀3、水位計6、水壓計6，監測后緣裂縫水位、水壓的變化；所述模型試驗裝置內部(包括上部巖體、天然軟弱夾層、穩定基巖層)，設置有水位計11、水壓計11，監測模型內部水位、水壓的變化；所述流量計安裝在排水管的出口端12；所述傳感器12布置在抗滑樁內14，監測樁體的應力變化。

如圖2所示，本發明實施例提供的人工降雨模擬裝置包括：15、水泵；16、供水管；17、控制閥；18、水表；19、噴頭；20、三通管；21、四通管；22、兩通管；23、支管；24、主管。

所述人工降雨模擬裝置水泵15、供水管16、控制閥17、水表18、噴頭19、三通管20、四通管21、兩通管22、支管23、主管24連接，可以實現不同降雨強度的試驗工況。主管和支管由長為2m的短管由兩通管、三通管或四通管組裝而成。通過調節進水管的控制閥可以產生30～120mm的降雨強度。

水泵15通過供水管16連接控制閥17，控制閥17通過供水管連接水表18，水表18連接支管23、主管24的一端，支管23、主管24的另一端也設置有水泵15、供水管16、控制閥17、水表18，水泵15通過供水管16連接控制閥17，控制閥17通過供水管連接水表18。

本發明的工作原理：

本發明包括：野外現場選點；模型前緣布設抗滑樁；人工開挖后緣裂縫(模擬滑坡后緣張拉裂縫)；人工切槽(開挖試驗模型后緣、左右兩側，然后用不透水黏土夯實)；滑體布設仰斜式排水孔(模擬排水工程措施)；滑體上方布設人工降雨系統；布設一系列滑坡關于位移、推力、水位、水壓力等的傳感器。

模型前緣布設抗滑樁14，包括滑體推力的計算，根據滑體推力設計抗滑樁；人工切槽7，包括模型試驗模型后緣、左右兩側，采用人工開挖，開挖至滑面以下，用不透水的黏土夯實，模擬既不透水、又能自由滑動的邊界條件。人工開挖后緣裂縫，模擬滑坡后緣張拉裂縫，為滑體啟動創造條件?；w布設仰斜式排水孔。模擬排水工程措施采用：水泵15、供水管16、控制閥17、水表18、噴頭19、三通管20、四通管21、兩通管22、支管23、主管24連接，可以實現不同降雨強度的試驗工況。布設一系列關于采集研究滑坡變形特征等科研數據的傳感器。包括位移計、土壓力盒、水位計、水壓力計、流量計等的傳感器。

野外現場選點：為避免試驗模型與實際滑坡原型在相似比的選取上，所造成的誤差，試驗選點直接在特定地區巖質斜坡體原型上進行開展。試驗斜坡體的選取應考慮到地下水引起坡體內部巖層的泥化軟化現象，以及便于開展試驗工作的場地，主要具有以下特點：

a、試驗對象為基巖滑坡，巖層視傾角在15°-20°之間，滑體厚度為5-6m，滑動帶為砂泥巖層間的軟弱夾層，剪出口有陡坎臨空面，剪出條件良好；

b、地下水不豐富，在強降雨條件下，滑坡地下水位的變化較大；

c、周圍水源豐富，便于試驗進行地下水初始水頭補給，以及流量的控制；

d、周圍沒有危害對象，以及周圍場地有一定的空地，便于試驗的開展。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。