專利名稱：滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
我國是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的國家，災(zāi)害類型多、分布范圍廣，其中尤以邊坡垮塌造成的 災(zāi)害為巨。多年來，相關(guān)領(lǐng)域的教研以及工程實(shí)踐人員從不同方面對滑坡產(chǎn)生機(jī)理、治理措 施的研究工作投入了大量的精力并取得了豐碩的成果。因利用邊坡模型來進(jìn)行研究具有 方便、操作性強(qiáng)、測定目標(biāo)多樣化等優(yōu)點(diǎn)，且所得數(shù)據(jù)易于整合后應(yīng)用工程實(shí)踐之中，故該 類研究方法受到了相關(guān)領(lǐng)域研究人員的普遍青睞。事實(shí)證明，通過建立與現(xiàn)場地質(zhì)體成一 定比例關(guān)系的模型來進(jìn)行研究的方法是適用且必不可少的。但遺憾的是，模型畢竟有別于 現(xiàn)場地質(zhì)體，其試驗(yàn)所得參數(shù)往往不能直接應(yīng)用于工程實(shí)踐中去，這源于多種因素。如模 型材料的選取，幾何形狀的構(gòu)建等。其中，邊界效應(yīng)是引起模型試驗(yàn)結(jié)果失真的一個重要因 素(模型邊界效應(yīng)指的是模型所處實(shí)驗(yàn)裝置對其試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的偏離實(shí)際規(guī)律的影響)， 因此，采用一定手段對模擬裝置的邊界效應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)仔細(xì)的研究十分必要。另外，由加拿大 學(xué)者Y. P. Vaid等人的試驗(yàn)結(jié)果表明，從不同高度處往實(shí)驗(yàn)裝置中加料時，降落高度不同時 材料的能量也會有所不同，故所形成的模型材料的孔隙率也相應(yīng)不同。為保證邊坡模型材 料的孔隙率大致相同，也即避免孔隙率變化較大而對相應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果造成不利影響，加料的 步驟和方式需要嚴(yán)格相同，以減少實(shí)驗(yàn)過程中的干擾因素，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性?，F(xiàn)有的 滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置都是在“固定邊坡模型寬度、固定邊坡傾斜角度”的情況下進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn) 方式單一、靈活性不強(qiáng)，所得數(shù)據(jù)代表性有限，不利于不同工況條件下的滑坡模擬實(shí)驗(yàn)的進(jìn) 行，尤其不利于不同寬度邊坡模型的建立，不能滿足邊界效應(yīng)研究過程中滑坡模擬實(shí)驗(yàn)的 要求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種可根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)需求對邊坡模型的寬度和邊 坡傾斜角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以對邊坡角度進(jìn)行實(shí)時測量，并且可以通過攝像裝置對滑坡過程 進(jìn)行完整記錄的滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括敞口實(shí) 驗(yàn)箱、水平支架、實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置和自動測角儀，實(shí)驗(yàn)箱的正面板(正面為實(shí)驗(yàn)過程中朝向 攝像機(jī)和照相機(jī)一側(cè)的面)由透明材料制成，背面板與正面板平行且以可沿垂直于正面板 方向移動的方式設(shè)置于兩側(cè)面板之間，側(cè)面板上設(shè)置有背面板固定裝置，實(shí)驗(yàn)箱位于水平 支架上，實(shí)驗(yàn)箱底面沿垂直于正面板的方向與水平支架單自由度鉸接，實(shí)驗(yàn)箱下方設(shè)置有 實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置，實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置的活動端作用于實(shí)驗(yàn)箱的底部形成翻斗結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)箱驅(qū) 動裝置的活動端為球形，實(shí)驗(yàn)箱上設(shè)置有自動測角儀，實(shí)驗(yàn)箱的正前方架設(shè)有攝像機(jī)和連 拍照相機(jī)。
進(jìn)一步，還包括加料裝置，所述加料裝置包括扁平狀漏斗和設(shè)置于漏斗出料口上的控制閥，扁平狀漏斗兩端還設(shè)置有滾輪，實(shí)驗(yàn)箱的兩側(cè)面板的上表面沿垂直于正面板的 方向設(shè)置有導(dǎo)位槽，滾輪嵌入導(dǎo)位槽內(nèi)與導(dǎo)位槽滑動配合，扁平狀漏斗出料口長度與實(shí)驗(yàn) 箱兩側(cè)面板之間的距離相同；進(jìn)一步，所述實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置為電動液壓泵或電動千斤頂；進(jìn)一步，實(shí)驗(yàn)箱的側(cè)面板上沿垂直于正面板的方向設(shè)置有刻度；進(jìn)一步，所述水平支架上設(shè)置有加強(qiáng)肋。 本發(fā)明的有益效果第一，實(shí)驗(yàn)箱的正面板采用透明材料制成，方便對實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)滑 坡過程的觀察，也方便攝像機(jī)和照相機(jī)對滑坡過程的拍攝記錄；第二，實(shí)驗(yàn)箱的背面板以可 沿垂直于正面板方向移動的方式設(shè)置于兩側(cè)面板之間，因此在滑坡的不同的實(shí)驗(yàn)階段可以 根據(jù)不同的需求調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)箱的側(cè)向?qū)挾?，來制造幾何邊界不同的邊坡模型，能夠滿足邊界 效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中對不同寬度的邊坡模型的要求；第三，實(shí)驗(yàn)箱的底面設(shè)置自動測角儀，可在實(shí)驗(yàn) 進(jìn)行過程中實(shí)時測定坡角(坡角即是指實(shí)驗(yàn)過程中箱體底面與水平面的夾角)的角度值； 第四，采用攝像機(jī)和連拍相機(jī)對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行全程記錄，可以精確的辨別和分析滑坡的發(fā) 展特征，最大程度的消除人肉眼觀察帶來的誤差，并能反復(fù)的對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，提高實(shí) 驗(yàn)結(jié)果的精確度；第五，實(shí)驗(yàn)箱上設(shè)置可沿垂直于正面板方向移動的加料裝置，保證了相同 的加料高度，勻速移動加料裝置以保證勻速加料，以滿足邊坡模型各部位材料孔隙率大致 相同的要求，減少實(shí)驗(yàn)過程中的干擾因素。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度 上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的 實(shí)踐中得到教導(dǎo)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明；附圖1為本發(fā)明使用前的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明使用過程中的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為本發(fā)明的加料裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式附圖1為本發(fā)明使用前的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明使用過程中的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖3為本發(fā)明的加料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明的滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括敞 口實(shí)驗(yàn)箱1、水平支架2、實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置3和自動測角儀4，實(shí)驗(yàn)箱1的正面板由透明材料 制成，本實(shí)施例中的透明材料為有機(jī)玻璃，背面板與正面板平行且以可沿垂直于正面板的 方向移動的方式設(shè)置于兩側(cè)面板之間，側(cè)面板上設(shè)置有背面板固定裝置，本實(shí)施例中，側(cè)面 板上沿垂直于正面板的方向間隔設(shè)置有通孔，背面板側(cè)壁上與側(cè)面板上通孔相對應(yīng)的位置 設(shè)置有凹孔，通孔與凹孔之間通過銷釘將背面板與側(cè)面板固定連接；實(shí)驗(yàn)箱1位于水平支 架2上，實(shí)驗(yàn)箱1底面右側(cè)沿垂直于正面板的方向與水平支架2單自由度鉸接，實(shí)驗(yàn)箱1下 方設(shè)置有實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置3，本實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置為電動千斤頂，電動千斤頂?shù)捻敆U 作用于實(shí)驗(yàn)箱1的底部，形成翻斗結(jié)構(gòu)，電動千斤頂?shù)捻敆U上端為球形，實(shí)驗(yàn)箱1的上設(shè)置 有自動測角儀4，本實(shí)施例中，自動測角儀4水平設(shè)置于實(shí)驗(yàn)箱1的底面，自動測角儀4能夠隨著實(shí)驗(yàn)箱1的翻轉(zhuǎn)而測量出坡角β，實(shí)驗(yàn)箱1的正前方架設(shè)有攝像機(jī)和連拍照相機(jī)，用于 對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行全程跟蹤拍攝，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行記錄；作為對本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，本模擬實(shí)驗(yàn)裝置還包括加料裝置，所述加料裝置包 括扁平狀漏斗5和設(shè)置于漏斗出料口上的控制閥7，扁平狀漏斗兩端還設(shè)置有滾輪6，實(shí)驗(yàn) 箱1的兩側(cè)面板上表面沿垂直于正面板的方向設(shè)置有導(dǎo)位槽，滾輪6嵌入導(dǎo)位槽內(nèi)與導(dǎo)位 槽滑動配合，扁平狀漏斗出料口長度與實(shí)驗(yàn)箱兩側(cè)面板之間的距離相同，實(shí)驗(yàn)前，將加料裝 置架在實(shí)驗(yàn)箱1上，調(diào)整好控制閥門7，用手動的方式來回勻速移動加料裝置，使實(shí)驗(yàn)材料 均勻的落到實(shí)驗(yàn)箱1內(nèi)，最終形成性質(zhì)均勻的初始邊坡模型8。本滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法為先將實(shí)驗(yàn)箱1水平置于支架2上，往實(shí)驗(yàn)箱1 內(nèi)均勻加料形成預(yù)定邊坡模型后，啟動電動液壓千斤頂，使實(shí)驗(yàn)箱1緩慢翻轉(zhuǎn)，同時啟動自 動測角儀、攝像機(jī)和連拍照相機(jī)，隨著坡腳β的增大，邊坡模型8開始滑坡，逐步完成模擬 過程，當(dāng)完成預(yù)定的滑坡模擬實(shí)驗(yàn)后，停止電動液壓千斤頂，同時關(guān)閉自動測角儀、攝像機(jī) 和連拍照相機(jī)，最后反復(fù)研究攝像機(jī)和連拍照相機(jī)記錄下來的滑坡過程，分析滑坡發(fā)展特 征，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。本滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，模擬環(huán)境逼真，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 可靠性高。作為對本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)箱1的側(cè)面板上沿垂直于正面板的方向設(shè)置有 刻度，方便移動和測量邊坡模型的寬度。
作為對本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述支架2上設(shè)置有加強(qiáng)肋9，以增加模擬實(shí)驗(yàn)裝置 的穩(wěn)固性。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括敞口實(shí)驗(yàn)箱(1)、水平支架(2)、實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置(3)和自動測角儀(4)，實(shí)驗(yàn)箱(1)的正面板由透明材料制成，背面板與正面板平行且以可沿垂直于正面板的方向移動的方式設(shè)置于兩側(cè)面板之間，側(cè)面板上設(shè)置有背面板固定裝置，實(shí)驗(yàn)箱(1)位于水平支架(2)上，實(shí)驗(yàn)箱(1)底面沿垂直于正面板的方向與水平支架(2)單自由度鉸接，實(shí)驗(yàn)箱(1)下方設(shè)置有實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置(3)，實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置(3)的活動端作用于實(shí)驗(yàn)箱(1)的底部形成翻斗結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置(3)的活動端為球形，實(shí)驗(yàn)箱(1)上設(shè)置有自動測角儀(4)，實(shí)驗(yàn)箱(1)的正前方架設(shè)有攝像機(jī)和連拍照相機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于還包括加料裝置，所述加 料裝置包括扁平狀漏斗(5)和設(shè)置于漏斗出料口上的控制閥(7)，扁平狀漏斗兩端還設(shè)置 有滾輪(6)，實(shí)驗(yàn)箱(1)兩側(cè)面板的上表面沿垂直于正面板的方向設(shè)置有導(dǎo)位槽，滾輪(6) 嵌入導(dǎo)位槽內(nèi)與導(dǎo)位槽滑動配合，扁平狀漏斗出料口長度與實(shí)驗(yàn)箱兩側(cè)面板之間的距離相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置(3) 為電動液壓泵或電動千斤頂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于實(shí)驗(yàn)箱(1)的側(cè)面板 上沿垂直于正面板的方向設(shè)置有刻度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述水平支架(2)上設(shè)置 有加強(qiáng)肋(9)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括敞口實(shí)驗(yàn)箱、水平支架、實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置和自動測角儀，實(shí)驗(yàn)箱的正面板由透明材料制成，背面板與正面板平行且以可沿垂直于正面板的方向移動的方式設(shè)置于兩側(cè)面板之間，側(cè)面板上設(shè)置有背面板固定裝置，實(shí)驗(yàn)箱位于水平支架上，實(shí)驗(yàn)箱底面沿垂直于正面板的方向與水平支架單自由度鉸接，實(shí)驗(yàn)箱下方設(shè)置有實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置，實(shí)驗(yàn)箱驅(qū)動裝置的活動端作用于實(shí)驗(yàn)箱的底部形成翻斗結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)箱上設(shè)置有自動測角儀，實(shí)驗(yàn)箱的正前方架設(shè)有攝像機(jī)和連拍照相機(jī)，該實(shí)驗(yàn)裝置能夠根據(jù)不同寬度邊坡模型的需要調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)箱的寬度，同時還可自動測量坡角，通過攝像機(jī)和照相機(jī)對實(shí)驗(yàn)過程的全程記錄，方便實(shí)驗(yàn)人員的觀察研究。
文檔編號G01C1/00GK101839714SQ201010175738
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者侯龍, 馮國建, 劉東燕, 張訓(xùn)詳, 朱正偉, 李東升, 王平, 羅云菊, 臧亞君, 董倩, 薛凱喜, 趙寶云, 趙新濤, 辜文杰, 鄭志明 申請人:重慶大學(xué)