危岩崩塌试验模拟装置的制作方法

1.本技术涉及地质崩塌技术领域，具体而言，涉及危岩崩塌试验模拟装置。


背景技术：

2.相关技术中具有“崩塌试验”功能的一种危岩崩塌试验模拟装置。崩塌（崩落、垮塌或塌方）是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（或沟谷）的地质现象。危险崩塌会使建筑物，有时甚至使整个居民点遭到毁坏，使公路和铁路被掩埋。由危岩崩塌带来的损失，不单是建筑物毁坏的直接损失，并且常因此而使交通中断，给运输带来重大损失。不同类型的危岩崩塌物质条件不同，需要根据危岩结构密实针对性进行崩塌试验模拟，确定各种构造面，如节理、裂隙、层面、断层等，对坡体的切割、分离，为危岩崩塌的形成提供脱离体（山体）的边界条件。
3.然而，现有的危岩崩塌试验模拟装置，一般对自然界危岩体在自重力作用下的结构面演化特征、失稳崩塌规律进行模拟，对于危岩崩塌表层与危岩基层的多向相对滑动，引起的失稳崩塌不能够进行有效模拟，难以满足各种状况下的危岩失稳崩塌模拟。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出危岩崩塌试验模拟装置，所述危岩崩塌试验模拟装置具有“崩塌试验”功能的一种危岩崩塌试验模拟装置，能够模拟短时间内地震波引起的横切失稳崩塌和扭切失稳崩塌，增加危岩崩塌的模拟场景，有助于科学分析危岩结构面演化特征、失稳崩塌规律。
5.本技术是这样实现的：本技术提供了一种危岩崩塌试验模拟装置包括扭摆试验组件和横摆试验组件。
6.所述扭摆试验组件包括试验台、扭摆盘、扭摆滚珠和扭摆电机，所述扭摆盘设置于所述试验台上方，所述扭摆滚珠均匀设置于所述试验台和所述扭摆盘之间，所述扭摆电机机身设置于所述试验台底部，所述扭摆电机输出端啮合于所述扭摆盘上，所述横摆试验组件包括主向导轨、主向台、主推气缸、侧向导轨、侧向台和侧推气缸，所述主向导轨均匀设置于所述扭摆盘上，所述主向台滑动于所述主向导轨表面，所述主推气缸缸身对称设置于所述扭摆盘上，所述主推气缸活塞杆一端设置于所述主向台上，所述侧向导轨均匀设置于所述主向台上，所述侧向台滑动于所述侧向导轨表面，所述侧推气缸缸身对称设置于所述主向台上，所述侧推气缸活塞杆一端设置于所述侧向台上。
7.在本技术的一种实施例中，所述扭摆盘表面固定套接有扭摆齿盘，所述扭摆电机输出端固定有扭摆齿轮，所述扭摆齿轮啮合于所述扭摆齿盘。
8.在本技术的一种实施例中，所述扭摆盘底部均匀转动设置有导轮，所述试验台上设置有环轨，所述导轮卡接于所述环轨周侧。
9.在本技术的一种实施例中，所述试验台上表面和所述扭摆盘下表面均开设有滚珠槽，所述扭摆滚珠滚动于所述滚珠槽之间。
10.在本技术的一种实施例中，所述主推气缸缸身设置有第一安装座，所述第一安装座固定于所述扭摆盘上。
11.在本技术的一种实施例中，所述主向台底部均匀设置有第一滑块，所述第一滑块滑动于所述主向导轨表面。
12.在本技术的一种实施例中，所述侧推气缸缸身设置有第二安装座，所述第二安装座固定于所述主向台上。
13.在本技术的一种实施例中，所述侧向台底部均匀设置有第二滑块，所述第二滑块滑动于所述侧向导轨上。
14.在本技术的一种实施例中，所述试验台底部设置有机架。
15.在本技术的一种实施例中，所述机架底部对称设置有行走轮和支腿。
16.在本技术的一种实施例中，所述的危岩崩塌试验模拟装置还包括滑坡试验组件和应力试验组件。
17.所述滑坡试验组件包括轨道架、滑坡架、传动轴和滑坡电机，所述轨道架下端对称设置于所述侧向台上，所述滑坡架两侧滑动于所述轨道架之间，所述传动轴两端转动于所述轨道架上端，所述传动轴表面啮合于所述滑坡架表面，所述滑坡电机机身设置于所述轨道架上端，所述滑坡电机输出端传动于所述传动轴一端，所述应力试验组件包括顶压板、顶压液压缸、侧压板和侧压液压缸，所述顶压板均匀滑动贯穿于所述滑坡架内，所述顶压液压缸缸身均匀设置于所述滑坡架内，所述顶压液压缸活塞杆一端固定于所述顶压板上，所述侧压板对称滑动于所述滑坡架内，所述侧压液压缸缸身对称设置于所述滑坡架上，所述侧压液压缸活塞杆一端固定于所述侧压板上。
18.在本技术的一种实施例中，所述滑坡架周侧对称转动设置有滑轮，所述轨道架一侧开设有轨道槽，所述滑轮滑动贯穿于所述轨道槽内。
19.在本技术的一种实施例中，所述传动轴表面对称固定套接有滑坡齿轮，所述滑坡架上对称设置有滑坡环齿，所述滑坡齿轮啮合于所述滑坡环齿。
20.在本技术的一种实施例中，所述顶压液压缸缸身设置有连接架，所述连接架固定于所述滑坡架内，所述顶压板上对称设置有顶压导柱，所述顶压导柱一端滑动贯穿于所述连接架内。
21.在本技术的一种实施例中，所述侧压板上对称设置有侧压导柱，所述滑坡架上对称设置有侧压导套，所述侧压导柱一端滑动贯穿于所述侧压导套内。
22.本技术的有益效果是：本技术通过上述设计得到的危岩崩塌试验模拟装置，使用时，将试验危岩基体放入模拟装置内固定，试验崩塌表层覆盖危岩基体外表面，通过侧推气缸相对推动试验危岩基体往复左右晃动，试验崩塌表层在左右横向惯性作用下，滑动脱离危岩基体模拟危岩崩塌滑落试验，通过主推气缸相对推动试验危岩基体往复前后晃动，试验崩塌表层在前后横向惯性作用下，与危岩基体滑动脱离模拟危岩崩塌滑落试验，进一步可通过侧推气缸和主推气缸联动，在多方向惯性作用下，模拟试验崩塌表层滑动崩塌脱离危岩基体表面的规律，更进一步可通过扭摆电机带动试验危岩基体回转摆动，试验崩塌表层在环圈切向惯性作用下，滑动脱离危岩基体模拟危岩崩塌滑落试验，此时横向惯性作用力与环圈切向惯性作用力合力，试验崩塌表层与危岩基体的相对滑动更加复杂多向，有利于分析模拟危岩崩塌滑落的规律，通过复杂多向的试验崩塌表层和试验危岩基体的相对滑
动，模拟自然界危岩表层滑动崩塌的场景，科学分析危岩结构面演化特征、失稳崩塌规律。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1是本技术实施方式提供的危岩崩塌试验模拟装置立体结构示意图；图2为本技术实施方式提供的扭摆试验组件立体结构示意图；图3为本技术实施方式提供的横摆试验组件立体结构示意图；图4为本技术实施方式提供的滑坡试验组件第一角度立体结构示意图；图5为本技术实施方式提供的滑坡试验组件第二角度立体结构示意图；图6为本技术实施方式提供的应力试验组件立体结构示意图。
25.图中：100-扭摆试验组件；110-试验台；111-环轨；112-滚珠槽；113-机架；114-行走轮；115-支腿；120-扭摆盘；121-扭摆齿盘；122-导轮；130-扭摆滚珠；140-扭摆电机；141-扭摆齿轮；300-横摆试验组件；310-主向导轨；320-主向台；321-第一滑块；330-主推气缸；331-第一安装座；340-侧向导轨；350-侧向台；351-第二滑块；360-侧推气缸；361-第二安装座；500-滑坡试验组件；510-轨道架；511-轨道槽；520-滑坡架；521-滑轮；522-滑坡环齿；523-侧压导套；530-传动轴；531-滑坡齿轮；540-滑坡电机；700-应力试验组件；710-顶压板；711-顶压导柱；720-顶压液压缸；721-连接架；730-侧压板；731-侧压导柱；740-侧压液压缸。
具体实施方式
26.为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
27.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
29.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、
ꢀ“
右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、
ꢀ“
相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
32.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.实施例如图1-图6所示，根据本技术实施例的危岩崩塌试验模拟装置包括扭摆试验组件100、横摆试验组件300、滑坡试验组件500和应力试验组件700，横摆试验组件300安装在扭摆试验组件100上，滑坡试验组件500安装在横摆试验组件300上，应力试验组件700均匀安装在滑坡试验组件500周侧。横摆试验组件300模拟自然界危岩表层横向滑动崩塌的场景，研究分析相应场景下的危岩崩塌规律；扭摆试验组件100模拟自然界危岩表层环圈切向滑动崩塌场景，配合扭摆试验组件100，使试验崩塌表层与危岩基体的相对滑动更加复杂多向，有利于分析模拟危岩崩塌滑落的规律；滑坡试验组件500模拟自然界危岩表层上下滑动崩塌的场景的同时，内环滑坡崩塌体斜坡可进行崩塌破坏范围的分析模拟，通过环圈切向转动升降使试验崩塌表层处于各种滑坡角度下，模拟自然环境下危岩崩塌场景；应力试验组件700通过应力挤压模拟自然环境下危岩崩塌结构体在应力作用下产生的裂隙、切割、分离等因素变化。
34.根据本技术的一些实施例，如图2-图6所示，现实自然环境中，危岩滑动层与危岩基层存在多向相对滑动，这些岩层间的相对滑动造成危岩滑动层不同的崩塌拟态，现有的危岩崩塌试验模拟装置对这种多向滑动失稳崩塌不能够进行有效模拟，难以满足各种状况下的危岩失稳崩塌模拟。扭摆试验组件100包括试验台110、扭摆盘120、扭摆滚珠130和扭摆电机140，扭摆盘120设置于试验台110上方，扭摆滚珠130均匀设置于试验台110和扭摆盘120之间。试验台110上表面和扭摆盘120下表面均开设有滚珠槽112，扭摆滚珠130滚动于滚珠槽112之间，具体的扭摆滚珠130滚动于滚珠槽112之间，滚动分担危岩基体和危岩试验崩塌表层重量，扭摆盘120底部均匀转动设置有导轮122，导轮122与扭摆盘120销轴连接，试验台110上设置有环轨111，导轮122卡接于环轨111周侧，通过这种结构实现对扭摆盘120的竖直方向限位和转动中心限位。
35.其中，扭摆电机140机身设置于试验台110底部，扭摆电机140与试验台110螺接。扭摆电机140输出端啮合于扭摆盘120上，扭摆盘120表面固定套接有扭摆齿盘121，扭摆齿盘
121与扭摆盘120一体成型加工。扭摆电机140输出端固定有扭摆齿轮141，扭摆齿轮141与扭摆电机140键连接，扭摆齿轮141啮合于扭摆齿盘121。具体的扭摆电机140控制扭摆盘120转动，试验台110底部设置有机架113，试验台110与机架113螺接，方便试验台110的支撑，机架113底部对称设置有行走轮114和支腿115，方便模拟装置的移动和平衡调整，通过扭摆电机140带动试验危岩基体回转摆动，试验崩塌表层在环圈切向惯性作用下，滑动脱离危岩基体进行崩塌滑落试验，模拟分析自然环境下危岩滑动层与危岩基层存在多向相对滑动崩塌规律。
36.横摆试验组件300包括主向导轨310、主向台320、主推气缸330、侧向导轨340、侧向台350和侧推气缸360，主向导轨310均匀设置于扭摆盘120上，主向导轨310与扭摆盘120螺接。主向台320滑动于主向导轨310表面，主向台320底部均匀设置有第一滑块321，第一滑块321与主向台320螺接，第一滑块321滑动于主向导轨310表面。主推气缸330缸身对称设置于扭摆盘120上，主推气缸330缸身设置有第一安装座331，第一安装座331固定于扭摆盘120上，第一安装座331分别与主推气缸330和扭摆盘120螺接，主推气缸330活塞杆一端设置于主向台320上，侧向导轨340均匀设置于主向台320上，侧向导轨340与主向台320螺接。侧向台350滑动于侧向导轨340表面，侧向台350底部均匀设置有第二滑块351，侧向台350与第二滑块351螺接，第二滑块351滑动于侧向导轨340上。
37.其中，侧推气缸360缸身对称设置于主向台320上，侧推气缸360缸身设置有第二安装座361，第二安装座361固定于主向台320上，第二安装座361分别与侧推气缸360和主向台320螺接，侧推气缸360活塞杆一端设置于侧向台350上，优化的通过侧推气缸360相对推动试验危岩基体往复左右晃动，试验崩塌表层在左右横向惯性作用下，滑动崩塌脱离危岩基体，通过主推气缸330相对推动试验危岩基体向前摆动，试验崩塌表层在向前横向惯性作用下，滑动崩塌脱离危岩基体表面，此时横向惯性作用力与环圈切向惯性作用力合力，试验崩塌表层与危岩基体的相对滑动更加复杂多向，有利于分析模拟危岩崩塌滑落的规律，通过复杂多向的试验崩塌表层和试验危岩基体的相对滑动，模拟分析自然界危岩表层滑动崩塌规律。
38.滑坡试验组件500包括轨道架510、滑坡架520、传动轴530和滑坡电机540，轨道架510下端对称设置于侧向台350上，轨道架510与侧向台350螺接，滑坡架520两侧滑动于轨道架510之间，滑坡架520周侧对称转动设置有滑轮521，轨道架510一侧开设有轨道槽511，滑轮521滑动贯穿于轨道槽511内，具体的轨道槽511为弧形，滑坡架520通过滑轮521在轨道槽511内做弧形往复运动，传动轴530两端转动于轨道架510上端，具体的轨道架510上端设置有轴承，传动轴530两端转动于轴承之间。传动轴530表面啮合于滑坡架520表面，传动轴530表面对称固定套接有滑坡齿轮531，滑坡齿轮531与传动轴530键连接，滑坡架520上对称设置有滑坡环齿522，滑坡齿轮531啮合于滑坡环齿522，实现滑坡架520的环向运动传动。
39.其中，滑坡电机540机身设置于轨道架510上端，滑坡电机540与轨道架510螺接，滑坡电机540输出端传动于传动轴530一端，滑坡电机540与传动轴530联轴器连接。更优化的通过滑坡电机540控制滑坡架520在轨道架510内环圈切向向下摆动，危岩基体与试验崩塌表层在环圈切向向下惯性作用下，试验崩塌表层滑动崩塌脱离危岩基体表面，模拟分析自然界危岩表层竖直下滑崩塌规律，配合横向惯性作用力与环圈切向惯性作用力，实现对自然界危岩表层和危岩基层之间滑动的全面分析研究。
40.根据本技术的一些实施例，如图4-图6所示，自然界危岩存在差异，或是连续坡体，或是孤立陡峭的山嘴，且斜坡倾向不一，现有的危岩崩塌试验模拟装置对这种复杂危岩体不能够进行有效模拟，难以满足各种差异下危岩失稳崩塌模拟。应力试验组件700包括顶压板710、顶压液压缸720、侧压板730和侧压液压缸740，顶压板710均匀滑动贯穿于滑坡架520内，顶压板710固定危岩基体，顶压液压缸720缸身均匀设置于滑坡架520内，顶压液压缸720缸身设置有连接架721，连接架721固定于滑坡架520内，连接架721分别与顶压液压缸720和滑坡架520螺接，顶压液压缸720活塞杆一端固定于顶压板710上，顶压液压缸720与顶压板710螺接。顶压板710上对称设置有顶压导柱711，顶压导柱711与顶压板710螺接，顶压导柱711一端滑动贯穿于连接架721内，增加对危岩基体的支撑精度强度。
41.其中，侧压板730对称滑动于滑坡架520内，侧压液压缸740缸身对称设置于滑坡架520上，侧压液压缸740与滑坡架520螺接，侧压液压缸740活塞杆一端固定于侧压板730上，侧压板730上对称设置有侧压导柱731，侧压导柱731与侧压板730螺接，滑坡架520上对称设置有侧压导套523，侧压导套523与滑坡架520螺接，侧压导柱731一端滑动贯穿于侧压导套523内，增加对试验危岩崩塌表层的夹紧精度强度，通过将试验危岩基体放入滑坡架520上的多个隔箱内，并通过顶压板710进行锁死固定，将试验崩塌表层覆盖危岩基体外表面，组成连续坡体危岩，或是孤立陡峭的山嘴危岩，通过顶压液压缸720控制顶压板710上的危岩基体径向移动，使危岩基体在环状滑坡架520模拟现实各种坡度的危岩崩塌体斜面，从而分析研究各种坡度下危岩崩塌的规律和破坏范围，更进一步配合滑坡电机540控制顶压板710上的危岩基体环向转动，模拟更多的坡度下危岩崩塌体崩塌，研究自然环境下悬空危岩自重力作用下的崩塌规律。
42.根据本技术的一些实施例，如图6所示，更多情况下，自然界危岩在外部挤压过程中会出现节理、裂隙、层面、断层等构造面，这些构造面对危岩的崩塌分离提供边界条件，坡体中的裂隙越发育、越易产生崩塌，故需要对其进行崩塌条件规律分析，通过侧压液压缸740控制侧压板730对试验崩塌表层进行两侧应力挤压，通过顶压液压缸720控制顶压板710对试验崩塌表层进行由内向外挤压，模拟自然环境下危岩崩塌结构体在应力作用下产生的裂隙、切割、分离等因素变化，同时配合滑坡架520的内环支撑铺设组成崩塌斜坡面，研究各种自然环境下危岩应力崩塌的破坏范围。
43.具体的，该危岩崩塌试验模拟装置的工作原理：使用时，将试验危岩基体放入滑坡架520上的多个隔箱内，并通过顶压板710进行锁死固定，将试验崩塌表层覆盖危岩基体外表面，组成危岩崩塌试验滑坡崩塌体，滑坡电机540控制滑坡架520在轨道架510内环圈切向向下摆动，危岩基体与试验崩塌表层在环圈切向向下惯性作用下，模拟试验崩塌表层滑动崩塌脱离危岩基体表面的规律，优化的通过滑坡崩塌体的环圈切向升降，使上端的试验崩塌表层环圈切向悬空，研究自然环境下竖直危岩或者悬空危岩自重力作用下的崩塌规律，更优化的通过滑坡架520的内环支撑铺设组成崩塌斜坡面，研究各种自然环境下危岩崩塌的破坏范围，通过侧压液压缸740控制侧压板730对试验崩塌表层进行应力挤压，模拟自然环境下危岩崩塌结构体在应力作用下产生的裂隙、切割、分离等因素变化，对危岩崩塌造成的规律影响，通过顶压液压缸720控制顶压板710上的危岩基体径向移动，使危岩基体在环状滑坡架520模拟现实各种坡度的危岩滑坡斜面，从而分析研究各种坡度下危岩崩塌的规律和破坏范围，通过侧推气缸360相对推动试验危岩基体往复左右晃动，试验崩塌表层在左
右横向惯性作用下，滑动脱离危岩基体模拟危岩崩塌滑落试验，通过主推气缸330相对推动试验危岩基体往复前后晃动，试验崩塌表层在前后横向惯性作用下，与危岩基体滑动脱离模拟危岩崩塌滑落试验，进一步可通过侧推气缸360和主推气缸330联动，在多方向惯性作用下，模拟试验崩塌表层滑动崩塌脱离危岩基体表面的规律，更进一步可通过扭摆电机140带动试验危岩基体回转摆动，试验崩塌表层在环圈切向惯性作用下，滑动脱离危岩基体模拟危岩崩塌滑落试验，此时横向惯性作用力与环圈切向惯性作用力合力，试验崩塌表层与危岩基体的相对滑动更加复杂多向，有利于分析模拟危岩崩塌滑落的规律，通过复杂多向的试验崩塌表层和试验危岩基体的相对滑动，模拟自然界危岩表层滑动崩塌的场景，通过环架径向伸缩，模拟自然危岩的崩塌滑坡斜面，研究分析各种坡率下的危岩崩塌规律和破坏范围，通过环圈切向转动升降使试验崩塌表层处于各种滑坡角度下，模拟自然环境下危岩崩塌场景，有助于研究危岩重力下的崩塌规律和破坏范围，通过应力挤压模拟自然环境下危岩崩塌结构体在应力作用下产生的裂隙、切割、分离等因素变化，增加危岩崩塌的模拟场景，科学分析危岩结构面演化特征、失稳崩塌规律。
44.需要说明的是，扭摆电机140、主推气缸330、侧推气缸360、滑坡电机540、顶压液压缸720和侧压液压缸740具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。
45.扭摆电机140、主推气缸330、侧推气缸360、滑坡电机540、顶压液压缸720和侧压液压缸740的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。
46.以上所述仅为本技术的优选实施方式而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。