專利名稱：用于巖土工程邊坡危巖體爆破滾動模擬裝置及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬裝置，尤其是一種用于巖土工程邊坡危巖體爆破滾動模擬裝置。
背景技術(shù)：
目前，隨著我國巖土工程的蓬勃發(fā)展，很多工程面臨危巖體崩塌的威脅。危巖體是潛在的崩塌體。其存在環(huán)境一般為:高差大，或者坡體是孤立，坡體內(nèi)裂隙發(fā)育，巖體結(jié)構(gòu)不完整等。危巖體的崩塌隨時可能發(fā)生。如西陵峽鏈子崖危巖體，巫山望峽危巖體等，坡面較陡，俯瞰長江，時刻威脅長江航運安全，一旦崩落將造成巨大破壞。針對危巖體的處置辦法，最主要的方法即為爆破解除，而爆破后塌落巖塊的運動范圍，分布規(guī)律以及對坡體的影響便成了重點研究的問題，主要以模型試驗的方式實現(xiàn)。目前國內(nèi)外的爆破滾動模型試驗研究較少，主要集中在推動巖塊滾輪研究分布規(guī)律上，而對不同初速度，不同運動角度下巖塊的塌落運動規(guī)律的研究卻極為少見，與真實狀態(tài)下的巖塊滾動差距較大， 研究結(jié)果精度也有待提高，也沒有較成型的實驗裝置，測量精度低，操作十分不便，而且效率低下，成本較高，隨著我國巖土工程事業(yè)的發(fā)展，以往的模型試驗裝置亟待改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于巖土工程邊坡危巖體爆破滾動模擬裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，實驗精度高，效率高。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:—種用于巖土工程邊坡危巖體爆破滾動模擬裝置，包括底板，所述底板上設(shè)有鋼框架，鋼框架周邊設(shè)有至少一個側(cè)面帶網(wǎng)格的透明板，透明板外部的底板上設(shè)有若干能夠移位的攝像裝置，鋼框架中填充有模擬邊坡土體，模擬邊坡土體上部設(shè)置有速度模擬裝置，速度模擬裝置包括動力傳送裝置，動力傳送裝置上設(shè)置有模擬的塌落堆積巖塊。所述透明板為鋼化玻璃。所述速度模擬裝置設(shè)置于模擬邊坡土體的最高處。所述模擬邊坡土體的邊坡呈階梯狀布置。所述動力傳送裝置包括底座，所述底座的四個夾角上分別設(shè)置一個伸縮轉(zhuǎn)桿，四個伸縮轉(zhuǎn)桿分為兩組平行布置，每一組伸縮轉(zhuǎn)桿之間均通過一根轉(zhuǎn)軸連桿連接，所述兩根轉(zhuǎn)軸連桿之間連接有若干平行設(shè)置的傳動轉(zhuǎn)軸，其中一根傳動轉(zhuǎn)軸的一端通過聯(lián)軸器與電機動力輸出軸相連；所述若干傳動轉(zhuǎn)軸的外部套有一傳送帶，傳送帶上設(shè)置有模擬的塌落堆積巖塊。所述攝像裝置包括固定于底板一邊角上的立柱，立柱上套設(shè)有若干能夠轉(zhuǎn)動的橫桿，橫桿末端上活動安裝有若干數(shù)字攝像機。用于巖土工程邊坡危巖體爆破滾動模擬裝置的使用方法，步驟如下:
(I)將玻璃板安置在鋼框架四面，量測布設(shè)好網(wǎng)格；(2)根據(jù)實驗要求在在鋼框架內(nèi)填充好模擬邊坡土體，將初速度模擬裝置放置于模擬邊坡土體的坡頂，調(diào)節(jié)橫桿將數(shù)字攝像機安置在要觀測的位置上；(3)根據(jù)實驗要求調(diào)整伸縮轉(zhuǎn)桿，調(diào)整初始運動角度，之后將模擬的塌落堆積巖塊壘好放置于傳送帶上；(4)啟動電源，控制好傳動轉(zhuǎn)軸的滾動速度，使模擬的塌落堆積巖塊沿固定方向和初速度滾落；(5)數(shù)字攝像機記錄下滾落全過程，并觀測模擬邊坡土體的坡體面占用網(wǎng)格的面積變化；(6)更改初速度和初始角度，重新進行上述實驗。本發(fā)明中，爆破滾動初速度模擬裝置，通過控制傳送帶的速度實現(xiàn)對巖塊滾動初速度的調(diào)節(jié)；其下安置可伸縮轉(zhuǎn)動桿，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動桿的長度實現(xiàn)巖塊初始運動角度的調(diào)節(jié)；鋼框架四面安裝可視化玻璃，玻璃面上畫有網(wǎng)格，可清晰觀測巖塊滾動堆積分布以及對邊坡造成的影響；在土體的上方和側(cè)面安置數(shù)字攝像頭，可以精確記錄下實驗過程中巖塊及土體的細微變化， 并完成對堆積范圍等指標的精確量測。 初速度的模擬以滾輪牽弓I傳送帶滾動實現(xiàn)，通過控制速度變化也可以進行爆破加速度的簡單模擬。速度模擬裝置下安置可伸縮轉(zhuǎn)桿，通過轉(zhuǎn)桿長度的調(diào)節(jié)改變巖塊的初始運動角度，研究不同初始角度下巖塊塌落分部規(guī)律。玻璃板的安置使實驗全過程直觀可見，網(wǎng)格的布設(shè)使巖塊及土體的運動規(guī)律直觀化，并可分析巖塊滾輪分布形態(tài)及對坡體的擾動影響大小。坡體上方和側(cè)面安置的數(shù)字攝像頭，可以精確記錄下實驗過程中巖塊及土體的細微變化，并完成對堆積范圍等指標的精確量測，準確性大大提高。所述裝置上方采用重物壓力的形式加載，傳壓軸使壓力保持豎直，避免偏壓。本發(fā)明的有益效果是，I本發(fā)明解決了以前實驗中的諸多不便，通過轉(zhuǎn)軸牽引傳送帶滾動實現(xiàn)初速度的控制，方便高效；2通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)桿的長度可以實現(xiàn)初始運動角度的調(diào)節(jié)，更加逼近真實狀態(tài)；3玻璃板的安置使實驗過程更加可視化，網(wǎng)格的布設(shè)量化了巖塊堆積范圍，方便關(guān)鍵塌落體對邊坡的擾動影響；4數(shù)字攝像頭的布設(shè)精確記錄巖塊及土體的細微變化，完成對堆積范圍和位移等指標的精確量測。


圖1是本發(fā)明速度模擬裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 (a)、圖2 (b)是本發(fā)明使用狀態(tài)圖；其中I塌落堆積巖塊；2傳送帶；3傳動轉(zhuǎn)軸；4轉(zhuǎn)軸連桿；5伸縮轉(zhuǎn)桿；6玻璃板；7鋼框架；8模擬邊坡土體；9數(shù)字攝像機；10攝像機轉(zhuǎn)桿；11底板。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。如圖1、圖2 (a)、圖2 (b)所示，一種用于巖土工程邊坡危巖體爆破滾動模擬裝置，外部主要包括塌落堆積巖塊1，帶網(wǎng)格的玻璃板6，鋼框架7，邊坡土體8，數(shù)字攝像機9，攝像機轉(zhuǎn)桿10，底板11。其中鋼框架7四面安置至少一個側(cè)面帶網(wǎng)格的玻璃板6，整體安置在底板11上，模擬邊坡土體8填于鋼框架7內(nèi)，模擬邊坡土體8上方最高處布設(shè)速度模擬裝置。速度模擬裝置主要包括傳送帶2;傳動轉(zhuǎn)軸3;轉(zhuǎn)軸連桿4;伸縮轉(zhuǎn)桿5。傳動轉(zhuǎn)軸3由轉(zhuǎn)軸連桿4連接在一起，外部包裹傳送帶2，實現(xiàn)裝置的滾動；傳送帶2上設(shè)置有模擬的塌落堆積巖塊I。模擬邊坡土體8的邊坡呈階梯狀布置。四個伸縮轉(zhuǎn)桿5設(shè)置于底座的四個夾角上，四個伸縮轉(zhuǎn)桿5分為兩組平行布置，每一組伸縮轉(zhuǎn)桿5之間均通過一根轉(zhuǎn)軸連桿4連接，兩根轉(zhuǎn)軸連桿4之間連接有若干平行設(shè)置的傳動轉(zhuǎn)軸3，其中一根傳動轉(zhuǎn)軸3的一端通過聯(lián)軸器與電機動力輸出軸相連；若干傳動轉(zhuǎn)軸3的外部套有一傳送帶2，傳送帶2上設(shè)置有模擬的塌落堆積巖塊I。數(shù)字攝像機9活動安裝于橫桿末端，橫桿套設(shè)于立柱上，且橫桿能夠沿立柱轉(zhuǎn)動，立柱固定于底板一邊角上。 用于巖土工程邊坡危巖體爆破滾動模擬的新型裝置，其操作方法包括以下幾步:(I)將玻璃板安置在鋼框架7四面，量測布設(shè)好帶網(wǎng)格的玻璃板6。(2)根據(jù)實驗要求壘好模擬邊坡土體8，將初速度模擬裝置放置于模擬邊坡土體8的坡頂，調(diào)節(jié)攝像機轉(zhuǎn)桿10將數(shù)字攝像機9安置在要觀測的位置上。(3)根據(jù)實驗要求伸縮轉(zhuǎn)桿5，調(diào)整初始運動角度，之后將模擬的塌落堆積巖塊I壘好放置于傳送帶2上.
(4)啟動電源，控制好滾動速度，使模擬的塌落堆積巖塊I沿固定方向和初速度滾落。(5)數(shù)字攝像機9記錄下滾落全過程，并觀測坡體面占用網(wǎng)格的面積變化。(6)更改初速度和初始角度，重新進行上述實驗。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于巖土工程邊坡危巖體爆破滾動模擬裝置，其特征是，包括底板，所述底板上設(shè)有鋼框架，鋼框架周邊設(shè)有至少一個側(cè)面帶網(wǎng)格的透明板，透明板外部的底板上設(shè)有若干能夠移位的攝像裝置，鋼框架中填充有模擬邊坡土體，模擬邊坡土體上部設(shè)置有速度模擬裝置，速度模擬裝置包括動力傳送裝置，動力傳送裝置上設(shè)置有模擬的塌落堆積巖塊。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，所述透明板為鋼化玻璃。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，所述速度模擬裝置設(shè)置于模擬邊坡土體的最高處。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，所述模擬邊坡土體的邊坡呈階梯狀布置。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，所述動力傳送裝置包括底座，所述底座的四個夾角上分別設(shè)置一個伸縮轉(zhuǎn)桿，四個伸縮轉(zhuǎn)桿分為兩組平行布置，每一組伸縮轉(zhuǎn)桿之間均通過一根轉(zhuǎn)軸連桿連接，所述兩根轉(zhuǎn)軸連桿之間連接有若干平行設(shè)置的傳動轉(zhuǎn)軸，其中一根傳動轉(zhuǎn)軸的一端通過聯(lián)軸器與電機動力輸出軸相連；所述若干傳動轉(zhuǎn)軸的外部套有一傳送帶，傳送帶上設(shè)置有模擬的塌落堆積巖塊。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，所述攝像裝置包括固定于底板一邊角上的立柱，立柱上套設(shè)有若干能夠轉(zhuǎn)動的橫桿，橫桿末端上活動安裝有若干數(shù)字攝像機。
7.一種用于巖土工程邊坡危巖體爆破滾動模擬裝置的使用方法，其特征是，步驟如下: (1)將玻璃板安置在鋼框架四面，量測布設(shè)好網(wǎng)格； (2)根據(jù)實驗要求在在鋼框架內(nèi)填充好模擬邊坡土體，將初速度模擬裝置放置于模擬邊坡土體的坡頂，調(diào)節(jié)橫桿將數(shù)字攝像機安置在要觀測的位置上； (3)根據(jù)實驗要求調(diào)整伸縮轉(zhuǎn)桿，調(diào)整初始運動角度，之后將模擬的塌落堆積巖塊壘好放置于傳送帶上； (4)啟動電源，控制好傳動轉(zhuǎn)軸的滾動速度，使模擬的塌落堆積巖塊沿固定方向和初速度滾落； (5)數(shù)字攝像機記錄下滾落全過程，并觀測模擬邊坡土體的坡體面占用網(wǎng)格的面積變化； (6)更改初速度和初始角度，重新上述實驗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于巖土工程邊坡危巖體爆破滾動模擬裝置，包括底板，所述底板上設(shè)有鋼框架，鋼框架周邊設(shè)有至少一個側(cè)面帶網(wǎng)格的透明板，透明板外部的底板上設(shè)有若干能夠移位的攝像裝置，鋼框架中填充有模擬邊坡土體，模擬邊坡土體上部設(shè)置有速度模擬裝置，速度模擬裝置包括動力傳送裝置，動力傳送裝置上設(shè)置有模擬的塌落堆積巖塊。其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，實驗精度高，效率高。
文檔編號G09B23/40GK103226912SQ20131010326
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者李術(shù)才, 石少帥, 胡聰, 李利平, 王慶瀚, 張騫, 周宗青, 王凱 申請人:山東大學