專利名稱：一種測(cè)量邊坡沖刷變形的試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種測(cè)量邊坡沖刷變形的試驗(yàn)裝置本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量邊坡沖刷變形的試驗(yàn)裝置，主要用于對(duì)巖土體邊坡沖刷 (或侵蝕)變形特性的試驗(yàn)研究，屬于巖土工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
裸露巖土邊坡帶來(lái)的安全及水土流失環(huán)境問(wèn)題已成為當(dāng)今環(huán)境問(wèn)題中的熱點(diǎn)和 焦點(diǎn)問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1972年聯(lián)合國(guó)斯德哥爾摩環(huán)保會(huì)議以來(lái)，由于工程施工等人為因素 導(dǎo)致水土流失和耕地占用使全球失去了近5000億噸的表層土，我國(guó)水土流失面積達(dá)356萬(wàn) 平方公里，占國(guó)土面積的51%，其中水利侵蝕面積約為180km2。“十一五”期間，隨著我國(guó) 公路、鐵路、水利、電力和礦山等基礎(chǔ)建設(shè)以及工程挖方和填方工程的增加，形成了大量次 生裸地以及嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)象，未來(lái)20-30年我國(guó)高速公路將建成4萬(wàn)多公里，將形成5 萬(wàn)-7萬(wàn)平方米的裸露邊坡，這使得邊坡溝蝕和水土流失的形勢(shì)更為嚴(yán)峻。因而研究邊坡溝 蝕，控制水土流失對(duì)于改善邊坡生態(tài)環(huán)境、維持邊坡安全和實(shí)現(xiàn)土地的可持續(xù)利用具有重 要的意義。裸露巖土體邊坡的工況十分復(fù)雜，這為邊坡安全及水土流失問(wèn)題的研究帶來(lái)了很 大的困難，邊坡的安全及水土流失問(wèn)題涉及到邊坡的泥沙運(yùn)動(dòng)過(guò)程及邊坡的變形問(wèn)題。目 前，對(duì)于邊坡溝蝕從溝蝕現(xiàn)象的觀察和一般性描述發(fā)展到對(duì)侵蝕過(guò)程的定量分析，對(duì)溝蝕 發(fā)育過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的研究剛剛起步，應(yīng)用的手段有測(cè)尺法、測(cè)針板法、GPS測(cè)量法、三維激 光掃描等，由于研究基礎(chǔ)薄弱，研究資料較少，目前這些方法都存在不足的地方，影響測(cè)量 的速度和精度。測(cè)尺法和測(cè)針板法過(guò)于簡(jiǎn)單，不能連續(xù)測(cè)量，且測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)，精度不高，只 能用于簡(jiǎn)單初步的估計(jì)；GPS測(cè)量法、三維激光掃描都涉及到連續(xù)測(cè)量和精度的問(wèn)題，不能 滿足對(duì)邊坡溝蝕的深入研究。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型目的在于提供一種可對(duì)對(duì)邊坡變形進(jìn)行精準(zhǔn)、 實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)量的邊坡沖刷變形試驗(yàn)裝置。其技術(shù)解決方案為一種測(cè)量邊坡沖刷變形的試驗(yàn)裝置，它由三腳支架(1)、攝影設(shè)備(8a) (8b)、計(jì)算 機(jī)(13)、棋盤(pán)標(biāo)定板(14)組成，在三腳支架(1)的中端設(shè)有上平臺(tái)(11)和下平臺(tái)(12)，在 上平臺(tái)(11)和下平臺(tái)(12)之間設(shè)有調(diào)平旋鈕(3)，在上平臺(tái)(11)上部設(shè)有立桿(5)，立 桿(5)由鎖緊螺栓(2)、內(nèi)套管和外套管組成，外套管垂直的固定在上平臺(tái)(11)的上平面 上，內(nèi)套管活動(dòng)的套裝在外套管內(nèi)，鎖緊螺栓(2)設(shè)置在外套管上，在內(nèi)套管上端固定設(shè)有 套管(6)，套管(6)的軸線垂直于內(nèi)套管的中心線，支撐橫桿(10)活動(dòng)的套裝在套管(6) 內(nèi)，套管(6)上裝有鎖緊裝置，攝影設(shè)備(8a) (8b)通過(guò)云臺(tái)(7a) (7b)分別安裝在支撐橫桿 (10)的兩端。所述的棋盤(pán)標(biāo)定板(14)為表層覆有正方形的、黑白相間圖形的透明平板。所 述的上平臺(tái)(11)上裝有角度儀(4)。由于采用了以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型的測(cè)量邊坡沖刷變形的試驗(yàn)裝置的三腳支架采用支撐橫桿、立桿和云臺(tái)結(jié)構(gòu)，它可以在水平方向、垂直方向自由旋轉(zhuǎn)，和角度的自由 調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了攝影設(shè)備方位和角度的自由調(diào)整，便于邊坡沖刷變形測(cè)量時(shí)實(shí)驗(yàn)裝置的安裝 和調(diào)試，兩個(gè)攝影設(shè)備模擬人體雙目，配合棋盤(pán)標(biāo)定板及結(jié)合計(jì)算機(jī)的處理，實(shí)現(xiàn)了邊坡三 維形貌的重構(gòu)，可以測(cè)量邊坡沖刷變形。本實(shí)用新型的測(cè)量邊坡沖刷變形的試驗(yàn)裝置，具有安裝方便、測(cè)量精度高，可實(shí)現(xiàn) 對(duì)邊坡沖刷變形的連續(xù)測(cè)量。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實(shí)用新型的棋盤(pán)示意圖圖3是本實(shí)用新型具體使用原理示意圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述見(jiàn)附圖一種測(cè)量邊坡沖刷變形的試驗(yàn)裝置，它由三腳支架1、攝影設(shè)備8a、8b)、計(jì)算機(jī) 13、棋盤(pán)標(biāo)定板14組成，三腳支架1由三個(gè)活動(dòng)的套筒管組成，三腳支架1各套筒管的位置 由鎖緊螺栓控制和固定，在三腳支架1的中端設(shè)有上平臺(tái)11和下平臺(tái)12，三腳支架1鉸接 于下平臺(tái)12的下平面，在上平臺(tái)11和下平臺(tái)12之間設(shè)有調(diào)平旋鈕3，上平臺(tái)12通過(guò)調(diào)平 旋鈕3與腳架下平臺(tái)11連接，在上平臺(tái)11上部設(shè)有立桿5，立桿5由鎖緊螺栓2、內(nèi)套管和 外套管組成，外套管垂直的固定在上平臺(tái)11的上平面上，內(nèi)套管活動(dòng)的套裝在外套管內(nèi)， 鎖緊螺栓2設(shè)置在外套管上，在內(nèi)套管上端固定設(shè)有套管6，內(nèi)套管的高度由鎖緊螺栓2控 制和固定并可以繞外套管360°旋轉(zhuǎn)，套管6的軸線垂直于內(nèi)套管的中心線，支撐橫桿10活 動(dòng)的套裝在套管6內(nèi)，套管6上裝有鎖緊裝置，攝影設(shè)備8a、8b通過(guò)云臺(tái)7a、7b分別安裝在 支撐橫桿10的兩端。支撐橫桿10能夠繞立桿5的軸線360°旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角度和位置由套 管6控制，棋盤(pán)標(biāo)定板14為表層覆有正方形的、黑白相間圖形的透明平板，上平臺(tái)11上裝 有角度儀4，角度儀4用于測(cè)量檢測(cè)三腳支架1上平臺(tái)11的角度。本實(shí)用新型具體的使用步驟及方法試驗(yàn)時(shí)根據(jù)所測(cè)邊坡的實(shí)際情況安裝和調(diào)試好試驗(yàn)裝置，調(diào)整好試驗(yàn)的光線，將 棋盤(pán)標(biāo)定板14重復(fù)放置在邊坡上并覆蓋攝影設(shè)備8a、攝影設(shè)備8b的所有公共攝影區(qū)域，棋 盤(pán)標(biāo)定板14可采用有機(jī)玻璃平板或玻璃平板，玻璃平板的作用在于透光和防止雨水和其 它物質(zhì)侵濕和污染置于其下的標(biāo)定格子，覆在平板表層的正方形的黑白相間標(biāo)定格子是在 計(jì)算機(jī)13里用繪圖軟件(如AutoCAD)繪制，用高分辨率的激光打印機(jī)打印，然后平整地粘 貼在玻璃平板上，棋盤(pán)格標(biāo)板14的特征點(diǎn)是黑白方格的角點(diǎn)，根據(jù)角點(diǎn)提取算法可以實(shí)現(xiàn) 角點(diǎn)位置的自動(dòng)提取，節(jié)約人工操作的步驟和時(shí)間。試驗(yàn)時(shí)保存好試驗(yàn)照片或錄像，然后根據(jù)自然坐標(biāo)系0-ΧΥΖ、攝影設(shè)備8a坐 標(biāo)系Ocd-XdYdZcd、攝影設(shè)備8b坐標(biāo)系0 -X。J。rZ。r及對(duì)應(yīng)的像平面坐標(biāo)系Oul-XulYulZul、 Our-XurYmZm之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，用棋盤(pán)標(biāo)定板14重復(fù)放置在邊坡上并覆蓋攝影設(shè)備8a、攝影 設(shè)備8b的所有公共攝影區(qū)域所拍攝的照片或錄像，可以得出多組坐標(biāo)系之間的關(guān)系矩陣， 從而標(biāo)定出攝影設(shè)備8a、攝影設(shè)備8b的內(nèi)外參數(shù)。計(jì)算機(jī)13的處理，可以匹配由攝影設(shè)備8a、攝影設(shè)備8b拍攝的圖片和視頻即找到拍攝點(diǎn)P在攝影設(shè)備8a、攝影設(shè)備8b的位置P1, Pr,然后重建邊坡溝蝕的三維形貌即求出P在O-XYZ的坐標(biāo)系，如此就實(shí)現(xiàn)了邊坡沖刷變形 的測(cè)量。
權(quán)利要求一種測(cè)量邊坡沖刷變形的試驗(yàn)裝置，它包括三腳支架(1)、攝影設(shè)備(8a)(8b)、計(jì)算機(jī)(13)、棋盤(pán)標(biāo)定板(14)，其特征在于在三腳支架(1)的中端設(shè)有上平臺(tái)(11)和下平臺(tái)(12)，在上平臺(tái)(11)和下平臺(tái)(12)之間設(shè)有調(diào)平旋鈕(3)，在上平臺(tái)(11)上部設(shè)有立桿(5)，立桿(5)由鎖緊螺栓(2)、內(nèi)套管和外套管組成，外套管垂直的固定在上平臺(tái)(11)的上平面上，內(nèi)套管活動(dòng)的套裝在外套管內(nèi)，鎖緊螺栓(2)設(shè)置在外套管上，在內(nèi)套管上端固定設(shè)有套管(6)，套管(6)的軸線垂直于內(nèi)套管的中心線，支撐橫桿(10)活動(dòng)的套裝在套管(6)內(nèi)，套管(6)上裝有鎖緊裝置，攝影設(shè)備(8a)(8b)通過(guò)云臺(tái)(7a)(7b)分別安裝在支撐橫桿(10)的兩端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量邊坡沖刷變形的試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的棋盤(pán) 標(biāo)定板(14)為表層覆有正方形的、黑白相間圖形的透明平板。
3.如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量邊坡沖刷變形的試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的上平 臺(tái)(11)上裝有角度儀(4)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量邊坡沖刷變形的試驗(yàn)裝置，屬于巖土工程領(lǐng)域。試驗(yàn)裝置由三腳支架、攝影設(shè)備、計(jì)算機(jī)、棋盤(pán)標(biāo)定板、上平臺(tái)、下平臺(tái)、調(diào)平旋鈕、立桿、鎖緊螺栓、套管、支撐橫桿、云臺(tái)、角度儀組成，三腳支架采用了支撐橫桿、立桿和云臺(tái)結(jié)構(gòu)，它可以在水平方向、垂直方向自由旋轉(zhuǎn)，和角度的自由調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了攝影設(shè)備方位和角度的自由調(diào)整，便于邊坡沖刷變形測(cè)量時(shí)實(shí)驗(yàn)裝置的安裝和調(diào)試，兩個(gè)攝影設(shè)備模擬人體雙目，配合棋盤(pán)標(biāo)定板及結(jié)合計(jì)算機(jī)的處理，實(shí)現(xiàn)了邊坡三維形貌的重構(gòu)，可以測(cè)量邊坡沖刷變形。本實(shí)用新型的測(cè)量邊坡沖刷變形的試驗(yàn)裝置，具有安裝方便、測(cè)量精度高，可實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡沖刷變形的連續(xù)測(cè)量。
文檔編號(hào)E02D33/00GK201627215SQ20102016389
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者何慶華, 劉建華, 薛強(qiáng), 趙穎, 陳億軍, 馬少鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所