技术摘要：
本发明涉及一种用于边坡振动台模型试验的多功能装置及方法，属于岩土工程领域。该装置由多功能模型箱和可调节型位移测量架组成，多功能模型箱包括模型箱带“U”形把手钢板、模型箱可调节框箱、模型箱钢架、模型箱透明钢化玻璃、模型箱钢架固定杆和模型箱背部钢板，可调  全部
背景技术：
通常而言，采用室内振动台模型试验是探究地震荷载作用下边坡岩土体损伤破坏 演化过程的有效途径，其能够直观地反映边坡岩土体的变形破坏特征。模型箱是边坡振动 台模型试验的重要设备，传统型模型箱大多体积较大、不便移动，且模型箱箱壁大多由非透 明金属板相互焊接而成，不便实时观察地震荷载施加过程中边坡岩土体损伤破坏演化过 程；同时，位移测量配套装置大多活动性较差，难以精确测定边坡指定位置的变形。因此，有 必要采用一种同时兼备可视化、可调节、结构紧凑、操作灵活和适用范围广等设计优点且配 套有位移测量架的多功能边坡振动台模型试验装置及方法，以便灵活地拆装模型箱、便捷 地砌筑边坡模型和精确地测定坡体位移等，进一步完善现有岩土工程领域中有关边坡振动 台模型试验的装置及方法。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于边坡振动台模型试验的多功能装置及 方法。 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案： 一种用于边坡振动台模型试验的多功能装置，包括多功能模型箱和可调节型位移 测量架。其中，多功能模型箱包括模型箱带“U”形把手钢板、模型箱可调节框箱、模型箱钢 架、模型箱透明钢化玻璃、模型箱钢架固定杆和模型箱背部钢板；可调节型位移测量架包括 位移测量架钢立架、位移测量架横向钢跨梁、位移测量架竖向钢跨梁和位移测量架可移动 钢杆。 可选的，所述模型箱带“U”形把手钢板是焊接于模型箱底部的矩形长钢板，钢板四 周一定间隔布置等直径螺孔，长边方向每侧各焊接两个“U”形把手以便于搬运和吊装多功 能模型箱，模型箱带“U”形把手钢板与振动台台面通过高强度螺栓紧密地连接为一体，以保 证多功能模型箱与振动台台面同步振动； 所述模型箱可调节框箱是由矩形钢板通过焊接组合而成的内空型长方体框架结 构，包括两种类型，一种直接与模型箱带“U”形把手钢板焊接为一体，其上下面为敞口，而上 面长边两侧焊接有长条矩形钢板且钢板一定间隔布置等直径螺孔，一种通过高强度螺栓与 焊接好的框箱紧密地连接为一体，其上下面为敞口，上下面长边两侧焊接有长条矩形钢板 且钢板一定间隔布置等直径螺孔； 所述模型箱钢架是由等边角钢通过焊接组合而成的梯形框架结构，其中部焊接等 边角钢连接左右两侧以起加固作用，角钢左侧两边、角钢右侧一边和角钢下侧一边一定间 隔布置等直径螺孔，模型箱钢架与模型箱可调节框箱通过高强度螺栓紧密地连接为一体； 5 CN 111551331 A 说　明　书 2/8 页 所述模型箱透明钢化玻璃是连接于模型箱钢架内侧的梯形可视化钢化玻璃板，分 为上中下三块且整体拼合后成梯形，其左右两侧一定间隔布置等直径螺孔，同时上下两块 模型箱透明钢化玻璃中间位置开孔以用于接出埋设的传感器引线，模型箱透明钢化玻璃与 模型箱钢架通过高强度螺栓紧密地连接为一体； 所述模型箱钢架固定杆是用于连接左右两侧模型箱钢架的圆柱形钢棒，其两端含 一定长度的螺纹，模型箱钢架固定杆穿过模型箱钢架最上方螺孔后通过高强度螺栓紧密地 连接为一体起加固作； 所述模型箱背部钢板是连接于模型箱背部的矩形长钢板，其长边两侧一定间隔布 置等直径螺孔以用于连接模型箱钢架，模型箱背部钢板与模型箱钢架通过高强度螺栓紧密 地连接为一体。 可选的，所述位移测量架钢立架是由方形钢板和圆柱形钢棒通过焊接组合而成的 梯形框架结构，其上下两根圆柱形钢棒连杆中间位置各含一个螺孔； 所述位移测量架横向钢跨梁是用于连接两侧位移测量架钢立架的长条矩形钢板， 其中间位置含一个螺孔，且两端各焊接一定长度的带螺纹圆柱形钢棒，位移测量架横向钢 跨梁两端圆柱形钢棒穿过位移测量架钢立架上下两根圆柱形钢棒中间位置螺孔后通过高 强度螺栓紧密地连接为一体； 所述位移测量架竖向钢跨梁是用于连接位移测量架横向钢跨梁的长条矩形钢板， 其中间位置开槽贯穿，且两端各焊接一定长度的带螺纹圆柱形钢棒，位移测量架竖向钢跨 梁C11两端圆柱形钢棒穿过上下两根位移测量架横向钢跨梁C10中间位置螺孔后通过高强 度螺栓紧密地连接为一体； 所述位移测量架可移动钢杆是用于固定位移传感器的圆柱形钢棒，其一端含一定 长度的螺纹，且顶部第一根位移测量架可移动钢杆呈“L”形，位移测量架可移动钢杆穿过位 移测量架竖向钢跨梁中间空槽后通过高强度螺栓紧密地连接为一体，可根据实际位置需要 在空槽内移动调整高度。 基于所述装置的一种用边坡振动台模型试验的方法，包括以下步骤： (1)设计边坡模型工况、传感器布设方案和地震波加载方案；进一步组装多功能模 型箱，并在模型箱可调节框箱内和模型透明钢化玻璃上描绘出各岩层层面轮廓线；在多功 能模型箱刚性壁粘贴聚苯乙烯塑料泡沫板，在聚苯乙烯塑料泡沫板表面和模型箱透明钢化 玻璃表面粘贴聚氯乙烯塑料薄膜并涂抹润滑油。 (2)计算并称量砌筑各岩层所需相似材料用量，采用小型搅拌机将混合干料搅拌 均匀，在称量完成的水中加入保水剂和缓凝剂后搅拌均匀，并分若干次加入混合干料中，采 用人工方式搅拌均匀；将搅拌均匀的混合料铲入至模型箱可调节框箱内，夯实至设计位置 和密实度后均匀铺洒一层细粒径干燥石英砂和干燥云母片，尽可能将其表面修整平滑；待 每一层岩体砌筑完成并基本达稳定状态后进行下一层岩体的砌筑；砌筑至设计位置时安装 模型箱透明钢化玻璃和模型箱钢架固定杆；砌筑过程中及砌筑完成后根据传感器布设方案 埋设相应传感器。 (3)待已砌筑成型的边坡模型静置一段时间后，采用小型龙门架将多功能模型箱 缓慢吊装至振动台台面(钢丝绳与“U”形把手绑扎连接为一体)，通过高强度螺栓将两者紧 密地连接为一体，随后在振动台台面铺设一层彩条布，防止振动过程中垮落的块渣掉落至 6 CN 111551331 A 说　明　书 3/8 页 振动台台面下方的液压架坑槽内。 (4)组装可调节型位移测量架，在边坡模型位移监测点插入方形薄钢片，并使用石 膏加固；将位移传感器主体结构安装在位移测量架可移动钢杆未带螺纹一端端头，通过旋 转螺纹调整位移测量架可移动钢杆位置，使位移传感器指针针头与方形薄钢片表面垂直紧 密接触。 (5)将土压力传感器、加速度传感器和位移传感器引线与数据采集仪通道口相连 接，并对数据采集系统进行调试(参数设置)以满足试验测试要求。 (6)根据地震波加载方案，对边坡模型进行激振并采集试验数据，同时观察、监测 和记录边坡模型损伤破坏演化过程。 (7)待一个试验工况的边坡模型完全破坏后终止地震波加载，观察、监测和记录边 坡模型最终破坏形态及变形信息，收集整个试验过程所观察、监测和记录的相关资料；拆卸 数据采集仪通道口的传感器引线，将可调节型位移测量架挪动至宽敞位置；拆卸多功能模 型箱，清理内部残余岩土块渣并取出所有传感器；清理垮落于彩条布上的岩土块渣并清洁 试验场地。 (8)重复步骤(1)～(7)，继续开展其他试验工况的边坡振动台模型试验直至完成 所有试验工况，并整合所有试验工况的相关试验数据。 本发明的有益效果在于： (1)本发明的一种用于边坡振动台模型试验的多功能装置具有可视化的优点，可 通过透明钢化玻璃窗口直观准确地观察、监测和记录振动过程中边坡岩体损伤破坏演化过 程； (2)本发明的一种用于边坡振动台模型试验的多功能装置具有可调节的优点，可 适用不同几何类型的边坡振动台模型试验，同时配套的可调节型位移测量架结构紧凑、使 用灵活，且整套装置具有操作简单、便于拆装等优点； (3)本发明的一种用于边坡振动台模型试验的多功能装置及方法可与现有振动台 加载系统、数据采集系统和计算机系统等试验系统无障碍配套使用。 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并 且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可 以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和 获得。 附图说明 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优 选的详细描述，其中： 图1为本发明