本發明涉及邊坡試驗領域，具體是一種邊坡土工離心模型試驗表面卸荷裝置。

背景技術：

巖土工程中常會遇到復雜的工程問題，當現有問題超出規范許可范圍時須對復雜問題進行專項研究，而離心試驗技術是解決復雜巖土工程問題的重要手段，通過離心機給縮尺后的模型施加重力場從而再現原型的應力應變。由于施工工況的多樣性，對模型工況的模型則顯得頗為重要。

離心模型試驗是通過離心機給模型施加重力場，通過模型來反應原型的變形及應力特征。如申請公布號CN 101906788A公開的模擬離心場邊坡開挖工況的設備，主要包括平臺部分、下切系統和推拉系統。牽引電機通電后，電機齒輪正反向轉動帶動齒條右端的上層平臺板在直線導軌上左右滑動，帶動刀片左右運動，即有效模擬了在離心場下的“推拉”過程，直線電機的電機軸帶動下部刀片沿豎直方向上下運動，這樣即可根據需要將刀片垂直的切入和離開邊坡坡腳，即實現了離心場下的“下切-上提”過程。該專利主要是模擬坡腳開挖，需要預先按實際工況將邊坡模型與荷載物進行固定結合，且采用刀片對荷載進行強制切割，操作難度大，危險性大，且僅是對邊坡模型坡腳進行開挖，模擬結果的準確性不高，得到結果單一。

在離心模型試驗中，不僅要求對模型的材料選擇、相似比進行正確的選擇應用，同時還要求能夠正確模擬原型的施工工況。在巖土邊坡工程領域，誘發邊坡破壞存在多種因素，同時隨著邊坡表層土體的破壞滑坡，邊坡斜坡上卸荷而引起整個邊坡發生二次災害的事故也時有發生，因此，有必要對邊坡卸荷進行有效的模擬，揭示邊坡卸荷對整個邊坡的影響，現有的試驗停機后再開挖邊坡引起應力損失，從而影響模擬結果。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種準確反映實際邊坡原型卸荷工況的邊坡土工離心模型試驗表面卸荷裝置。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案實現的：

一種邊坡土工離心模型試驗表面卸荷裝置，包括邊坡模型、套設于邊坡模型上且至少罩住邊坡模型前坡面的加載架、位于加載架和邊坡模型前坡面之間的加載腔以及填充于加載腔內的顆料狀加載料，所述加載架底部設有與所述加載腔相通的可開合的卸料口，所述加載架包括架框、設于架框上的透明的側面板和前面板。

進一步，所述加載腔內設有底部對應卸料口位置具有下料開口的載料囊袋，所述載料囊袋至少局部與所述架框固連。

進一步，所述加載架頂部敞口，所述載料囊袋頂部具有高出所述邊坡模型頂端的填料口。

進一步，所述載料囊袋為上、下敞口分別形成填料口和下料開口的直通囊管套。

進一步，所述卸料口上設有擋板和用于控制擋板升降的開關。

進一步，還包括吊籃，所述吊籃具有底板和至少一側板，所述邊坡模型固設于所述底板上且背靠于所述側板上，所述邊坡模型包括多片傾斜疊加的模型板塊。

進一步，所述架框包括夾設于所述邊坡模型兩側的側面框和與邊坡模型前坡面平行的前面框，所述底板上位于所述邊坡模型兩側設有抬高架，所述架框架設于所述抬高架上。

進一步，所述抬高架包括設于所述底板上的支撐塊和設于支撐塊上且至少一端與所述吊籃籃體固連的支撐條。

進一步，所述吊籃頂部架設有分別壓靠于所述架框前部和后部上的限位壓板和限位擋板，所述吊籃頂部設有籃架桿，所述限位壓板兩端通過套設于所述籃架桿上的緊固套架設于所述籃架桿上，所述緊固套包括通過螺栓上下分別進行螺接的外半套和內半套，所述內半套頂部開口形成用于通過所述限位壓板并使限位壓板端部插入所述外半套套內的進板口，所述緊固套至少一側套壁上設有夾緊填板。

進一步，限位壓板上沿其長度方向開有一字槽孔，槽孔上通過松緊螺栓設有兩塊夾固于加載架兩側的限位件。

進一步，所述顆料狀加載料為鐵砂。

本發明的有益效果為：

1.本發明帶有卸料口的加載架的設置可以實現在離心試驗過程中無需停機即可對邊坡表面進行開挖卸荷，且可逐漸卸掉邊坡表面上的所有荷載(也可通過控制擋板的開合來控制卸荷量，以得到更多的不同載荷量下的模擬結果)，從而模擬實際邊坡原型的動態卸荷過程，避免了傳統試驗停機再挖邊坡而引起的應力損失，得到的模擬結果全面、準確；同時，邊坡模型加載狀態試驗后，也可在離心機不停機地狀態下轉變到邊坡模型卸荷后狀態，既避免了上述的應力損失，同時也便于邊坡模型加載和卸荷后狀態的各項試驗準確、高效地進行，得到高精準度的模擬結果。

2.本發明結構簡單，成本低，組裝方便。

3.利用本發明還可準確地捕捉到模擬邊坡表層土體的動態破壞滑坡狀態，為實際開挖方法和步驟提供可靠的參考。

附圖說明

圖1為本發明實施例一邊坡模型與加載架配合結構示意圖；

圖2為本發明實施例一邊坡模型與加載架剖示結構示意圖；

圖3為本發明實施例一未設囊袋的邊坡模型與加載架結構示意圖；

圖4為本發明實施例二邊坡模型、加載架和吊籃配合結構示意圖；

圖5為本發明實施例三邊坡模型、加載架和吊籃配合的結構示意圖。

圖中1－邊坡模型，2－加載架，3－加載腔，5－顆料狀加載料，4－卸料口，21－架框，22－側面板，23－前面板，6－載料囊袋，61－填料口，7－擋板，8－開關，9－吊籃，91－底板，92－側板，11－模型板塊，93－抬高架，931－支撐塊，932－支撐條，94－限位壓板，95－限位擋板，96－籃架桿，97－緊固套，971－外半套，972－內半套，973－進板口，974－夾緊填板，941－限位件。

具體實施方式

下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述。

實施例一：

請參考圖1-3，一種邊坡土工離心模型試驗表面卸荷裝置，包括邊坡模型1、套設于邊坡模型1上且至少罩住邊坡模型1前坡面的加載架2、位于加載架2和邊坡模型1前坡面之間的加載腔3以及填充于加載腔3內的顆料狀加載料5，所述加載架2底部設有與所述加載腔3相通的可開合的卸料口4。所述加載架2包括架框21、設于架框21上的透明的側面板22和前面板23。加載架2上的用于定形和定位加載腔3的面板都是透明板，利于離心機內的監測裝置實時進行監測。

在離心模型試驗中按照待測實地邊坡選用邊坡模型1、并根據實際載荷情況選用合適的加載腔3大小的加載架2，并進行加載，加載架2用于保持堆載形狀、厚度不變，在加載架2的底部預留卸料口4，用于邊坡模型1坡面上的堆積荷載順利卸荷。

所述加載腔3內設有底部對應卸料口4位置具有下料開口的載料囊袋6，所述載料囊袋6至少局部與所述架框21固連。載料囊袋6上對應加載架2的側面和前面對接位置的設有夾入該對接位置的長條固定部，固定部由載料囊袋6本體局部疊合夾入所述對接位置內，固定部沿載料囊袋6長度方向設置且與載料囊袋6等長。

有些離心試驗需要在水環境下進行，載料囊袋6的設置可將邊坡模型1與顆料狀加載料5隔開，避免顆料狀加載料打濕后附著或鉆入邊坡模型內，產生離心力以外的附著力，影響模擬結果的準確性。載料囊袋6的設置便于顆料狀加載料5的加載和順利卸荷，提高了模擬試驗的準備性。載料囊袋6局部與架框21固連以保證載料囊袋6不會隨加載或卸荷過程上下擠在疊合在一起，確保載料囊袋6不會產生影響試驗的變形。

所述加載架2頂部敞口，所述載料囊袋6頂部具有高出所述邊坡模型1頂端的填料口61。便于操作者或操作工作精準定位填料加載。所述載料囊袋6為上、下敞口分別形成填料口和下料開口的直通囊管套。直通囊管套只需要從大卷的囊管套上截取一段即可使用，成本低，加載和卸荷方便，模擬真實度高。

所述卸料口4上設有擋板7和用于控制擋板7升降的開關8。

在卸料口4上方安置擋板7的開關8，941可選用微型控制開關，由微型控制開關控制卸料口4開啟和關閉。

所述顆料狀加載料5為鐵砂。由于鐵砂不易形態或磨損，也易于與液體分離，這樣采用鐵砂作為載料既便于回收利用，同時也利于提高模擬試驗的準確性。

實施例二：

請參考圖4，一種邊坡土工離心模型試驗表面卸荷裝置，與上述實施例一不同處在于所述試驗裝置還包括吊籃9，所述吊籃9具有底板91和至少一側板92，所述邊坡模型1固設于所述吊籃9的底板91上且背靠于所述側板92上，所述邊坡模型1包括多片傾斜疊加的模型板塊11。

邊坡模型1通過模塊化的模型板塊11疊合而成，便于組裝出多種邊坡模型，也便于邊坡模型加工，成本低。邊坡模型1底部和背部通過吊籃9的底板91和側板92進行定位支支撐，側面和前坡面通過加載架2和荷載的顆料狀加載料5進行定位。

所述加載架2的架框21包括夾設于所述邊坡模型1兩側的側面框和與邊坡模型1前坡面平行的前面框，所述底板91上位于所述邊坡模型1兩側設有抬高架93，所述架框架21設于所述抬高架93上。抬高架93的設置將加載架抬高，進而將卸料口4抬高，以確保卸料口4與吊籃9的底板91之間有足夠的余量空間便于載料順利卸荷下來。

所述抬高架93包括設于所述底板91上的支撐塊931和設于支撐塊931上且至少一端與所述吊籃9籃體固連的支撐條932。

實施例三：

請參考圖5，一種邊坡土工離心模型試驗表面卸荷裝置，與上述實施例二不同處在于所述吊籃9的頂部架設有分別壓靠于所述架框21前部和后部上的限位壓板94和限位擋板95。所述吊籃9頂部設有籃架桿96，所述限位壓板94兩端通過套設于所述籃架桿96上的緊固套97架設于所述籃架桿96上，所述緊固套97包括通過螺栓上下分別進行螺接的外半套971和內半套972，所述內半套972頂部開口形成用于通過所述限位壓板94并使限位壓板94端部插入所述外半套972套內的進板口973，所述緊固套至少一側套壁上設有夾緊填板974。

本實施例中吊籃9具有兩條后立桿，吊籃9的側板固設于后立桿后表面上，邊坡模型1后部一側通過固連地一條后立桿內側的支撐桿、另一側通過抵在另一條后立桿內側的加寬的支撐塊或外加的夾緊塊夾固于兩條后立桿之間，上述結構的設置保證本裝置可適用不同寬度的邊坡模型。

加載架2底部與抬高架93固連，頂部通過限位壓板94和限位擋板95進行定位，限位壓板94通過可調節的緊固套97固定從而適用不同型號的加載架2。內、外半套通過上下螺栓對接固定，限位壓板94前后兩側抵在進板口973的口壁上即內半套972的套頂壁上，頂部和端部抵于外半套971內，該結構調節操作方便。夾緊填板974夾于緊固套97內利于緊固套97與籃架桿96緊固。本實施例中限位壓板94上沿其長度方向開有一字槽孔，槽孔上通過松緊螺栓設有兩塊夾固于加載架2兩側的限位件941。

本發明帶有卸料口的加載架的設置可以實現在離心試驗過程中無需停機即可對邊坡進行卸荷，從而模擬實際邊坡原型的卸荷動態過程，避免了傳統試驗停機再挖邊坡而引起的應力損失。同時，邊坡模型加載狀態試驗后，也可在離心機不停機地狀態下轉變到邊坡模型卸荷后狀態，既避免了上述的應力損失，同時也便于邊坡模型加載和卸荷后狀態的各項試驗準確、高效地進行，得到高精準度的模擬結果，為今后模擬邊坡卸荷提供了新的思路。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何屬于本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。