(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210477594.X (22)申请日 2022.05.05 (71)申请人 中国科学院地质与地球物理研究所 地址 100029 北京市朝阳区北土城西路19 号 (72)发明人 崔远　薛雷　许超　张珂　翟梦阳　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 孙玲 (51)Int.Cl. G01N 33/24(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 用于岩质 边坡水致劣化研究的模型试验装 置及方法 (57)摘要 本发明提供的用于岩质 边坡水致劣化研究 的模型试验装置及方法， 涉及岩土力学技术领 域， 装置包括应力加载装置、 裂纹扩展检测装置 和注水装置， 应力加载装置用于设于岩质边坡模 型试样的上方， 裂纹扩展检测装置用于设于岩质 边坡模型试样上， 岩质边坡模型试样设有上端裂 缝， 上端裂缝与水平面之间具有夹角， 应力加载 装置能对岩质边坡模型试样进行应力加载， 裂纹 扩展检测装置用于检测岩质边坡模型试样是否 进入裂纹非稳定扩展阶段， 注水装置用于向上端 裂缝注入液体； 方法为： 获取岩质边坡模 型试样； 对岩质边坡模型试样进行应力加载至试样进入 裂纹非稳定扩展阶段， 向上端裂缝内注入液体。 本发明提供的试验装置及方法极大地缩短了试 验时间。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114578026 A 2022.06.03 CN 114578026 A 1.一种用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置， 其特征在于： 包括应力加载装置、 裂纹扩展检测装置和注水装置， 所述应力加载装置用于 设置于所述岩质边坡模型试样的上 方， 所述裂纹扩展检测装置用于设置于所述岩质边坡模型试样上， 所述岩质边坡模型试样 的上端设有上端裂缝， 所述上端裂缝与水平面之间具有夹角， 所述应力加载装置能够对所 述岩质边坡模型试样进行应力加载， 所述裂纹扩展检测装置用于检测所述岩质边坡模型试 样是否进入裂纹非稳定扩展阶段， 所述注水装置用于向所述上端裂缝注入液体。 2.根据权利要求1所述的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置， 其特征在于： 所 述裂纹扩展检测装置包括声发射设备和/或应变检测装置， 所述声发射设备和/或所述应变 检测装置用于固定连接 于所述岩质边坡 模型试样的锁固段。 3.根据权利要求1所述的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置， 其特征在于： 还 包括模型框架和所述岩质边坡模型试样， 所述岩质边坡模型试样设置于所述模型框架内， 所述应力加载装置固定连接于所述模型框架的顶端， 所述模型框架能够为所述岩质边坡模 型试样提供支撑 。 4.根据权利要求2所述的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置， 其特征在于： 还 包括密封层， 所述岩质边坡模型试样具有第一侧 面和第二侧 面， 所述上端裂缝的两端贯穿 所述第一侧 面和所述第二侧 面， 所述密封层涂设于所述第一侧 面和所述第二侧 面， 所述裂 纹扩展检测装置固定连接于所述密封层远离所述岩质边坡模型试样的一侧， 所述密封层能 够阻挡所述上端裂缝和所述锁固段内的液体流至所述裂纹扩展检测装置 。 5.根据权利要求1所述的用于岩质边坡水致劣化研究的模型试验装置， 其特征在于： 所 述岩质边坡 模型试样为三段式岩质边坡 模型试样。 6.一种用于岩质边坡水致劣化研究的方法， 其特 征在于： 包括： S1、 获取岩质边坡模型试样， 在所述岩质边坡模型试样上安装裂纹扩展检测装置； 所述 岩质边坡 模型试样的上端设有上端裂缝， 所述上端裂缝与水平面之间具有夹角； S2、 对所述岩质边坡模型试样进行应力加载， 所述裂纹扩展检测装置检测所述岩质边 坡模型试样是否进入裂纹非稳定扩展阶段， 当所述裂纹扩展检测装置检测到所述岩质边坡 模型试样进入所述裂纹非稳定扩展阶段时向所述上端裂缝内注入液体， 直至所述岩质边坡 模型试样产生表 观裂纹及失稳现象。 7.根据权利要求6所述的用于岩质边坡水致劣化研究的方法， 其特 征在于： S1还包括： 获得与所述岩质边坡模型试样结构和物 理力学参数均相同的边坡数值模拟 模型， 通过对所述边坡数值模拟模型进行有限元分析获得所述边坡数值模拟模型的裂纹非 稳定扩展起点所对应的应力值； 根据所述边坡数值模拟模型的裂纹非稳定扩展起点所对应 的应力值设计应力逐级加载方案， 所述应力逐级加载方案中的最大应力值为所述边坡数值 模拟模型的裂纹非稳定扩展起 点所对应的应力值； S2还包括： 按照所述应力逐级加载 方案对所述岩质边坡 模型试样进行 逐级加载。 8.根据权利要求7 所述的用于岩质边坡水致劣化研究的方法， 其特 征在于： 将所述裂纹扩展检测装置安装于所述岩质边坡 模型试样的锁固段区域； 所述裂纹扩展检测装置包括声发射设备和/或应变检测装置， 所述声发射设备对所述 岩质边坡模型试样应力加载过程中的声发射信息进行采集， 所述声发射设备采集到所述声 发射信息出现能量激增的现象时能够判定为所述岩质边坡模型试样的锁固段部位内部裂权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114578026 A 2纹进入非稳定破裂阶段； 所述应变检测装置对所述岩质边坡模型试样应力加载过程中的应 变值进行采集， 所述应变检测装置采集到所述岩质边坡模型试样的所述应变值出现加速变 化时能够判定为所述岩质边坡 模型试样的锁固段部位内部裂纹进入非稳定破裂阶段。 9.根据权利要求8所述的用于岩质边坡水致劣化研究的方法， 其特 征在于： 当所述声发射设备采集到所述声发射信息出现能量激增的现象时或所述应变检测装 置采集的所述应变值出现加速变化时， 加载于所述岩质边坡模型试样的应力值为裂纹非稳 定扩展起 点的实际应力值； 当所述声发射设备采集到所述声发射信息时出现能量激增的现象或所述应变检测装 置采集的所述应变值出现加速变化时， 保持以所述裂纹非稳定扩展起点的实际应力值对所 述岩质边坡 模型试样进行应力加载直至所述岩质边坡 模型试样产生表 观裂纹及失稳现象。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114578026 A 3