一种模拟边坡落石轨迹的实验装置的制作方法

1.本实用新型涉及边坡工程实验设备技术领域，尤其涉及一种模拟边坡落石轨迹的实验装置。


背景技术：

2.落石是指边坡上的危岩体或者危石超过临界平衡点后突然向下崩落，经过滚动、碰撞、回弹、跳跃或滑动运动方式中的一种或几种组合沿着坡面向下滚动，直至落到平地、河流、水库或者障碍物等而停止运动的一种动力演化过程。而当落石下方有居民聚居区、施工工地等人类活动区域时，可能会造成巨大的人员伤亡和财产损失。所以在实际工程中需要了解边坡落石的轨迹和冲击范围，而用于边坡落石模拟的实验装置可以清晰的采集到相应的轨迹，为边坡保护和治理提供直观的依据。
3.公开号为cn110836962a的发明专利公开了一种开挖路堑致危岩落石的模拟实验装置及其使用方法，开挖路堑致危岩落石的模拟实验装置包括基础试件、功能试件、坡体试件、危岩试件和应变测试机构。功能试件与基础试件可拆卸连接，用于模拟路基。坡体试件与基础试件相连，且呈角度设置，用于模拟边坡。坡体试件上设有挡板。挡板与坡体试件可拆卸连接。危岩试件设置在坡体试件上，且用于在取走功能试件时与挡板顶抵接触。应变测试机构与挡板相连。该装置能够模拟施工现场的路基、边坡及危岩试件的原始状态，且能模拟开挖路堑时对危岩试件的扰动情况，通过测试危岩试件的力学数据，为选择施工地点以及制定防护措施提供数据支持。
4.以上申请存在的技术问题是：
5.1、原位测试技术模拟边坡落石，虽然轨迹和冲击范围的模拟较为精确，但是成本过高，不适合大规模使用，且测试后易扰动边坡的平衡，造成危岩体的提前滚落；
6.2、由于不同边坡坡形和岩石参数上的差异，每次模拟都需要重新全部制作边坡，工期长，成本高，易造成材料的浪费；
7.3、其可调节边坡角度的相关装置，并不能精确的模拟边坡形状，由于简化过多，所以得到的成果的合理性以及与实际的吻合性都需要验证，参考性较弱。
8.4、危岩试件的释放高度无法调节；且危岩试件的释放横向位置只能通过搬运危岩试件来实现，当危岩试件数量过多时候，则移动不便。
9.因此需要研发出一种模拟边坡落石轨迹的实验装置来解决上述问题。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的就在于为了解决上述问题设计了一种模拟边坡落石轨迹的实验装置。
11.本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
12.一种模拟边坡落石轨迹的实验装置，包括：
13.边坡模拟结构；
14.壳体；边坡模拟结构设置在壳体内；
15.落石试样；
16.落石释放装置；落石试样放置在落石释放装置内，边坡模拟结构包括多个基础试块和多个起坡试块，起坡试块置于基础试块顶部；在壳体的一端上设置有横向滑槽，落石释放装置的上端可滑动的安装在滑槽内，落石释放装置的滑动方向为边坡模拟结构的横向方向。
17.具体地，壳体包括钢架、多个有机玻璃分隔板，在钢架的每个侧面均设置有竖向的插槽，多个有机玻璃分隔板对应由上至下的插入钢架每个侧面的插槽内。
18.具体地，有机玻璃分隔板表面粘贴有网格状的pvc膜。
19.优选地，落石释放装置包括滑块、高度控制装置、释放机构，高度控制装置内设置有不同高度的卡孔，滑块上设置有卡块，滑块通过卡块卡入高度控制装置的卡孔内，滑块可滑动的安装在滑槽内，释放机构连接在高度控制装置的下部。
20.具体地，高度控制装置包括两个定位杆、高度固定装置，两个定位杆均竖直设置，两个定位杆相互平行，两个定位杆的内侧壁上均设置有多个卡孔，滑块的两个对侧壁上均设置有卡块，滑块的两个卡块用于分别卡入两个定位杆上不同高度的卡孔内，两个定位杆的下部之间通过高度固定装置螺纹连接；在滑槽竖向贯穿钢架设置，滑槽包括上段的大开口和下段的小开口，两个定位杆在滑槽下段的小开口内滑动，滑块在滑槽上段的大开口内滑动。
21.具体地，释放机构包括落石盒、第一挂钩、第二挂钩、第一连接绳、第二连接绳、活动板，落石试样放置在落石盒内，落石盒的底部与活动板的一端可转动连接，落石盒的顶部通过第一连接绳与第一挂钩连接，活动板的另一端通过第二连接绳与第二挂钩连接；非工作状态下，第一挂钩、第二挂钩均挂在高度固定装置上，落石盒底部的活动板为关闭状态；工作状态下，第二挂钩从高度固定装置上取下，落石盒底部的活动板为打开状态。
22.优选地，边坡模拟结构为石膏制成。
23.优选地，落石试样为石膏或砂卵砾石或玻璃弹珠制成。
24.本实用新型的有益效果在于：
25.1、利用本技术进行实验时候，在不同坡形时，只需要更换起坡试块，可以加快起坡速度，减少相关材料的损耗，提高材料的利用率，起坡试块由标准形状的基础试块切削而成，操作简单方便，并且与现有模拟装置相比，与真实边坡的吻合度更高，得到的落石模拟轨迹更具有可信度。
26.2、钢架结构上设有插槽，可根据需要插入有机玻璃分隔板，有机玻璃分隔板上可根据实验要求粘贴不同尺寸网格的pvc膜，在不影响观察的同时，利用高速摄像机捕捉落石的运动轨迹，经过后期处理得到落石的轨迹以及速度和弹跳高度曲线，为进一步分析以及设置防护结构提供依据。
27.3、本实用新型的落石释放装置结构简单，易于组装，可根据实际边坡危岩体位置进一步调节落石释放装置，该装置可以通过滑块在滑槽内的滑动来调节落石的水平位置，可以通过滑块固定在两个定位杆之间不同高度的卡孔上从而达到调节释放高度的目的。
附图说明
28.图1为本技术的结构示意图；
29.图2为本技术中钢架和有机玻璃分隔板的结构示意图；
30.图3为本技术中插槽的结构示意图；
31.图4为本技术中滑槽与滑块配合结构示意图；
32.图5为本技术中滑槽与落石释放装置结构示意图；
33.图6为本技术中卡槽和滑块、高度固定装置的配合结构示意图；
34.图7为本技术中滑块的结构示意图；
35.图8为本技术中落石盒打开状态结构示意图；
36.图9为本技术中落石盒关闭状态结构示意图。
37.图中：1、钢架；2、有机玻璃分隔板；3、落石释放装置；4、落石试样；5、边坡模拟结构；6、基础试块；7、起坡试块；8、插槽；9、滑槽；10、滑块；101、卡块；11、定位杆；111、卡孔；12、高度固定装置；13、落石盒；141、第一挂钩；142、第二挂钩；151、第一连接绳；152、第二连接绳；17、活动板。
具体实施方式
38.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
39.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。
40.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。
41.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。
44.下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。
45.如图1所示，一种模拟边坡落石轨迹的实验装置，包括：
46.边坡模拟结构5；
47.壳体；边坡模拟结构5设置在壳体内；
48.落石试样4；
49.落石释放装置3；落石试样4放置在落石释放装置3内，边坡模拟结构5包括多个基础试块6和多个起坡试块7，起坡试块7置于基础试块6顶部；在壳体的一端上设置有横向滑槽9，落石释放装置3的上端可滑动的安装在滑槽9内，落石释放装置3的滑动方向为边坡模拟结构5的横向方向。其中起坡试块7可由基础试块6切削而成。底部基础试块6与壳体的底板粘接，在模拟不同边坡形状时只需要改变起坡试块7，并用“落雨法”封盖边坡表面。
50.如图2和3所示，壳体包括钢架1、四个有机玻璃分隔板2，在钢架1的每个侧面均设置有竖向的插槽8，四个有机玻璃分隔板2对应由上至下的插入钢架1每个侧面的插槽8内。钢架1包括了底板、四根立柱、八根横杆，四根立柱、八根根横杆围成长方体形，底板安装在底部四根横杆的上方，底板用于放置边坡模拟结构5；在四根立柱、八根横杆上均设置有竖向的槽，最终构成四个竖向设置的插槽8，在四个有机玻璃分隔板2插入四个插槽8后，可以对钢架1四周进行封闭。
51.具体地，有机玻璃分隔板2表面粘贴有网格状的pvc膜。有机玻璃分隔板2可根据实验要求更换不同网格尺寸的pvc膜。
52.如图4和5所示，落石释放装置3包括滑块10、高度控制装置、释放机构，高度控制装置内设置有不同高度的卡孔111，滑块10上设置有卡块101，滑块10通过卡块101卡入高度控制装置的卡孔111内，滑块10可滑动的安装在滑槽9内，释放机构连接在高度控制装置的下部。
53.如图6和7所示，高度控制装置包括两个定位杆11、高度固定装置12，两个定位杆11均竖直设置，两个定位杆11相互平行，两个定位杆11的内侧壁上均设置有多个卡孔111，滑块10的两个对侧壁上均设置有卡块101，滑块10的两个卡块101用于分别卡入两个定位杆11上不同高度的卡孔111内，两个定位杆11的下部之间通过高度固定装置12螺纹连接；在滑槽9竖向贯穿钢架1设置，滑槽9包括上段的大开口和下段的小开口，两个定位杆11在滑槽9下段的小开口内滑动，滑块10在滑槽9上段的大开口内滑动。滑块10的宽度大于定位杆11的宽度。两个定位杆11的下端侧壁上均开设有螺孔，高度固定装置12形成为圆柱体形，高度固定装置12的两端均设置有螺纹，高度固定装置12的两端与两个定位杆11螺纹连接。工作时候，两个定位杆11为打开状态，将滑块10的两个卡块101卡入选定的定位杆11的卡孔111内，此时再将高度固定装置12的两端与两个定位杆11螺纹连接，直至滑块10被夹紧在两个定位杆11之间，此时将定位杆11由滑槽9插入，则滑块10可在滑槽9内滑动。本技术中滑槽9和插槽8共用，滑槽9下段的小开口宽度要略大于有机玻璃分隔板2的宽度，才能让有机玻璃分隔板2插入，安装时候，有机玻璃分隔板2从滑槽9往下插，并最终有机玻璃分隔板2的上端脱离滑槽9，这个是因为有机玻璃分隔板2的高度小于钢架1侧面高度的原因，因此一般情况下有机玻璃分隔板2的插入并不会影响落石释放装置3的使用。
54.如图8和9所示，释放机构包括落石盒13、第一挂钩141、第二挂钩142、第一连接绳151、第二连接绳152、活动板17，落石试样4放置在落石盒13内，落石盒13的底部与活动板17的一端可转动连接，落石盒13的顶部通过第一连接绳151与第一挂钩141连接，活动板17的
另一端通过第二连接绳152与第二挂钩142连接；非工作状态下，第一挂钩141、第二挂钩142均挂在高度固定装置12上，落石盒13底部的活动板17为关闭状态，第二连接绳152绕过落石盒13的侧壁后与第二挂钩142连接，第二连接绳152为绷紧状态；工作状态下，第二挂钩142从高度固定装置12上取下，落石盒13底部的活动板17为打开状态。第一连接绳151优选为钢绳，第二连接绳152优选为尼龙绳。从非工作状态下至工作状态的转换为：将第二挂钩142从高度固定装置12上取下，落石盒13的活动板17展开，落石盒13中的落石试样4坠落。
55.边坡模拟结构5为石膏试样。石膏来制作基础试块和起坡试块具有材料容易获得、制备过程简单、效率高、成本低等优势；同时其质量轻，便于加工。
56.落石试样4为石膏或砂卵砾石或玻璃弹珠制成。
57.本技术还具备以下优点：
58.①
结构简单，功能实用，稳定性好；
59.②
边坡模拟速度快，材料损耗少，利用率高；
60.③
边坡模型精确，可根据实际需要模拟不同坡形；
61.④
落石释放可调节性强，释放点的水平位置和下落高度、落石数量均可以调节，操作简单。
62.本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。