一种能耦合山火及降雨作用的边坡灾害试验模拟设备的制作方法

1.本发明涉及边坡防护、地质灾害防治技术领域，具体为一种能耦合山火及降雨作用的边坡灾害试验模拟设备。


背景技术：

2.山火是一种发生在林野难以控制的火情。山火作用下坡体表面植物被破坏，植物灰烬在边坡表层堆积，为火后雨季的滑坡和泥石流等地质灾害提供了物质条件。在山火燃烧过程中，高温使得边坡表层土体板结，表层土体的物理力学特性发生改变，同时在坡体表面形成斥水层，降低了土体的渗透性。
3.现有技术将山火和降雨对边坡的影响分开来考虑，且主要以研究降雨对边坡的致灾机理为主。此外，现有技术中关于山火对土体特性影响的相关研究主要以现场调研及现场试验为主，缺乏可耦合山火和降雨两种致灾因子的室内模拟设备，基于此，本发明设计了一种能耦合山火及降雨作用的边坡灾害试验模拟设备，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种能耦合山火及降雨作用的边坡灾害试验模拟设备，以解决上述背景技术中提出的现有技术缺乏可耦合山火和降雨两种致灾因子的室内模拟设备的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种能耦合山火及降雨作用的边坡灾害试验模拟设备，包括移动小车，所述移动小车的顶部中央固定有龙门架，所述龙门架通过通槽与移动小车右侧之间倾斜转动安装有输送定位装置，所述输送定位装置的表面固定有箱体，所述龙门架的内侧壁上方安装有摄像头，所述龙门架的顶部正对箱体竖直转动安装有第一螺纹杆螺纹套组件，所述第一螺纹杆螺纹套组件的底部固定有加热喷淋装置，所述移动小车的顶部左侧安装有相互连接的正反转调速电机和第一传动轴，所述输送定位装置下方转动安装有连杆，所述连杆的另一端转动安装有第二螺纹杆螺纹套组件，所述第二螺纹杆螺纹套组件水平转动安装在移动小车上，所述通槽的内腔后方插接有量杯，所述龙门架的顶部水平转动安装有通过锥齿轮副与第一螺纹杆螺纹套组件连接的第二传动轴，所述龙门架的左侧竖直转动安装有第一花键轴花键套组件，所述第一花键轴花键套组件的顶部通过锥齿轮副和l型板与加热喷淋装置连接，所述龙门架的左侧底部固定有第一电插锁，所述第一电插锁的锁舌通过轴承与第一传动轴外壁和第一花键轴花键套组件底部之间通过第一锥形摩擦轮副连接，所述箱体的侧壁相通固定有朝向量杯的波纹管，所述波纹管的外端与箱体的侧壁之间转动限位安装有手动伸缩杆，所述箱体的内腔上下分别填充有植被层和土壤层，所述土壤层的不同深度位置分别插接有土体状态采集仪器。
6.优选的，所述第一传动轴的外端后侧安装有第二电插锁，所述第二电插锁的锁舌通过轴承与第一传动轴外端和第二螺纹杆螺纹套组件的螺纹杆外端之间通过第二锥形摩擦轮副连接，所述正反转调速电机的后侧水平转动安装有第三传动轴，所述第三传动轴外
壁中部通过链轮链条组件与第二传动轴连接，所述第一传动轴的内端后侧安装有第三电插锁，所述第三电插锁的锁舌通过轴承与第一传动轴内端和第三传动轴外端之间通过第三锥形摩擦轮副连接。
7.优选的，所述摄像头和土体状态采集仪器均信号连接有数据处理单元，所述数据处理单元信号连接有控制器，所述控制器信号连接有无线传输单元，所述无线传输单元信号连接有移动终端。
8.优选的，所述土体状态采集仪器包括水分传感器、温度传感器或孔隙水压力传感器。
9.优选的，所述输送定位装置包括长板和与其转动套接的短板，所述长板和短板相对之间通过剪切口分别转动安装有第一输送机构和第二输送机构，所述第二输送机构的内侧输送辊轴转动贯穿于长板和短板，所述短板的内侧壁贯穿螺接有蝶形螺栓，所述第一输送机构的外侧输送辊轴和第二输送机构的内侧输送辊轴外壁均通过轴承安装有第一角铁，两个所述第一角铁之间水平转动安装有弯折杆，所述弯折杆两端通过锥齿轮副与两侧的输送辊轴连接，所述第一输送机构的内侧输送辊轴通过动力传输装置与第一传动轴连接，所述长板的表面左侧前后通过方孔倾斜内嵌设置有夹块，所述长板的底部通过固定l型板安装有与夹块连接的第四电插锁。
10.优选的，所述动力传输装置包括通过锥齿轮与第一传动轴连接的带摩擦凹块的第一驱动轴，所述第一驱动轴的外侧平行安装有第五电插锁，所述第五电插锁的锁舌端部固定有移动板，所述移动板上贯穿转动安装有带与摩擦凹块相匹配的摩擦凸块的第二驱动轴，所述移动板的外侧通过锥齿轮副水平转动安装有第二花键轴花键套组件，所述第二花键轴花键套组件的花键套外端转动安装有第二角铁，所述第二角铁的外壁内侧通过第六电插锁与长板侧壁连接，所述第二角铁上转动贯穿安装有第三花键轴花键套组件，所述第三花键轴花键套组件的花键轴与第一输送机构的内侧输送辊轴同轴固定。
11.优选的，所述土体状态采集仪器的信号线连接有旋转信号接头，所述旋转信号接头的转动端外侧固定套接有外螺纹管，所述外螺纹管的内壁固定有挡圈，所述挡圈的外壁通过密封胶圈与旋转信号接头的转动端端面挤压贴合，所述外螺纹管贯穿螺接在箱体上且外端固定套接有旋转螺母。
12.优选的，所述加热喷淋装置包括第一安装环，所述第一安装环的内腔上方轴线位置固定有第一横梁，所述第一横梁的下方通过滑块滑槽组件安装有摆动风扇，所述第一安装环的侧壁上方水平转动贯穿安装有第四传动轴，所述第四传动轴的内端通过锥齿轮副与摆动风扇连接，所述第四传动轴的外端通过剪切竖槽与第一花键轴花键套组件顶部连接，所述第一安装环的外壁中部和下方呈圆形水平贯穿插接有若干互相交错分布的歧管，上方和下方所述歧管的外端之间分别相通固定有进水管和进燃气管，上方所述歧管的端口安装有方向可调喷头，下方所述歧管的端口安装有耐高温喷口，所述耐高温喷口的端口一侧安装有电子遥控打火装置，所有所述电子遥控打火装置并联后通过遥控器和导线接电。
13.优选的，所述进水管和进燃气管通过在管道上安装电动阀门和流量计分别连接水源和燃气源。
14.优选的，所述摆动风扇包括第二安装环，所述第二安装环的内腔上方轴线位置固定有第二横梁，所述第二横梁的中央安装有旋转电接头，所述第二横梁的底部两侧均倒置
安装有与旋转电接头连接的电动推杆，两个所述电动推杆伸缩底部之间转动安装有圆扇叶。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过正反转调速电机使加热喷淋装置上下移动，改变与箱体的距离，同时改变喷水的流量与方向和模拟大风环境下的边坡灾害，又可以改变火焰与箱体的距离来调节温度，模拟山火造成的边坡灾害，该装置不但可以单独模拟某一致灾因子，还可以模拟耦合山火及降雨共同作用引发的边坡地质灾害，移动搬运箱体方便，整体可随意变化位置，具有创造性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
17.图1为本发明结构示意图；
18.图2为图1中移动小车顶部左侧局部俯视图；
19.图3为本发明监控原理图；
20.图4为图1中输送定位装置结构示意图；
21.图5为图1中土体状态采集仪器安装示意图；
22.图6为图1中加热喷淋装置结构示意图；
23.图7为图6局部仰视图；
24.图8为图6中摆动风扇结构示意图。
25.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
26.1-移动小车，2-龙门架，3-输送定位装置，4-箱体，5-第一螺纹杆螺纹套组件，6-加热喷淋装置，7-正反转调速电机，8-第一传动轴，9-第二螺纹杆螺纹套组件，10-连杆，11-量杯，12-摄像头，13-第二传动轴，14-第一花键轴花键套组件，15-链轮链条组件，16-第一电插锁，17-第一锥形摩擦轮辐，18-波纹管，19-手动伸缩杆，20-植被层，21-土壤层，22-土体状态采集仪器，23-第二电插锁，24-第二锥形摩擦轮辐，25-第三传动轴，26-第三电插锁，27-第三锥形摩擦轮辐，30-长板，31-短板，32-第一输送机构，33-第二输送机构，34-动力传输装置，35-蝶形螺栓，36-第一角铁，37-弯折杆，38-第四电插锁，39-夹块，340-第一驱动轴，341-第五电插锁，342-移动板，343-第二驱动轴，344-第二花键轴花键套组件，345-第二角铁，346-第六电插锁，347-第三花键轴花键套组件，220-旋转信号接头，221-外螺纹管，222-挡圈，223-旋转螺母，60-第一安装环，61-第一横梁，62-摆动风扇，63-第四传动轴，64-进水管，65-进燃气管，66-歧管，67-方向可调喷头，68-耐高温喷口，69-电子遥控打火装置，620-第二安装环，621-第二横梁，622-旋转电接头，623-电动推杆，624-圆扇叶。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它
实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
29.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种能耦合山火及降雨作用的边坡灾害试验模拟设备，包括移动小车1，移动小车1上安装有刹车装置和牵引装置，方便移动和固定，移动小车1的顶部中央固定有龙门架2，龙门架2通过通槽与移动小车1右侧之间倾斜转动安装有输送定位装置3，输送定位装置3的表面固定有箱体4，通过输送定位装置3可以方便移动箱体4，省时省力，龙门架2的内侧壁上方安装有摄像头12，龙门架2的顶部正对箱体4竖直转动安装有第一螺纹杆螺纹套组件5，第一螺纹杆螺纹套组件5的底部固定有加热喷淋装置6，移动小车1的顶部左侧安装有相互连接的正反转调速电机7和第一传动轴8，输送定位装置3下方转动安装有连杆10，连杆10的另一端转动安装有第二螺纹杆螺纹套组件9，第二螺纹杆螺纹套组件9水平转动安装在移动小车1上，通槽的内腔后方插接有量杯11，龙门架2的顶部水平转动安装有通过锥齿轮副与第一螺纹杆螺纹套组件5连接的第二传动轴13，龙门架2的左侧竖直转动安装有第一花键轴花键套组件14，第一花键轴花键套组件14的顶部通过锥齿轮副和l型板与加热喷淋装置6连接，龙门架2的左侧底部固定有第一电插锁16，第一电插锁16的锁舌通过轴承与第一传动轴8外壁和第一花键轴花键套组件14底部之间通过第一锥形摩擦轮副17连接，箱体4的侧壁相通固定有朝向量杯11的波纹管18，波纹管18的外端与箱体4的侧壁之间通过u型座、转轴和蝶形螺母转动限位安装有手动伸缩杆19，箱体4的内腔上下分别填充有植被层20和土壤层21，土壤层21的不同深度位置分别插接有土体状态采集仪器22，可以实现土体物理状态的自动化采集，量杯11用于观察水土流失情况。
30.请参阅图2，第一传动轴8的外端后侧安装有第二电插锁23，第二电插锁23的锁舌通过轴承与第一传动轴8外端和第二螺纹杆螺纹套组件9的螺纹杆外端之间通过第二锥形摩擦轮副24连接，正反转调速电机7的后侧水平转动安装有第三传动轴25，第三传动轴25外壁中部通过链轮链条组件15与第二传动轴13连接，第一传动轴8的内端后侧安装有第三电插锁26，第三电插锁26的锁舌通过轴承与第一传动轴8内端和第三传动轴25外端之间通过第三锥形摩擦轮副27连接，第三电插锁26和第二电插锁23得电，使第三锥形摩擦轮副27和第二锥形摩擦轮副24的三个摩擦轮相互贴合，用于动力传输。
31.请参阅图3，摄像头12和土体状态采集仪器22均信号连接有数据处理单元，数据处理单元信号连接有控制器，控制器信号连接有无线传输单元，无线传输单元信号连接有移动终端，土体状态采集仪器22包括水分传感器、温度传感器或孔隙水压力传感器，通过移动终端可以方便及时观察数据。
32.请参阅图4，输送定位装置3包括长板30和与其转动套接的短板31，长板30和短板31相对之间通过剪切口分别转动安装有第一输送机构32和第二输送机构33，第二输送机构33的内侧输送辊轴转动贯穿于长板30和短板31，短板31的内侧壁贯穿螺接有蝶形螺栓35，第一输送机构32的外侧输送辊轴和第二输送机构33的内侧输送辊轴外壁均通过轴承安装有第一角铁36，两个第一角铁36之间水平转动安装有弯折杆37，弯折杆37两端通过锥齿轮副与两侧的输送辊轴连接，第一输送机构32的内侧输送辊轴通过动力传输装置34与第一传
动轴8连接，长板30的表面左侧前后通过方孔倾斜内嵌设置有夹块39，长板30的底部通过固定l型板安装有与夹块39连接的第四电插锁38。
33.其中，动力传输装置34包括通过锥齿轮与第一传动轴8连接的带摩擦凹块的第一驱动轴340，第一驱动轴340的外侧平行安装有第五电插锁341，第五电插锁341的锁舌端部固定有移动板342，移动板342上贯穿转动安装有带与摩擦凹块相匹配的摩擦凸块的第二驱动轴343，移动板342的外侧通过锥齿轮副水平转动安装有第二花键轴花键套组件344，第二花键轴花键套组件344的花键套外端转动安装有第二角铁345，第二角铁345的外壁内侧通过第六电插锁346与长板30侧壁连接，第二角铁345上转动贯穿安装有第三花键轴花键套组件347，第三花键轴花键套组件347的花键轴与第一输送机构32的内侧输送辊轴同轴固定，通过第五电插锁341得电收缩使摩擦凸块与摩擦凹块挤压，转动的第一传动轴8通过第一驱动轴340和第二驱动轴343使第二花键轴花键套组件344转动，由于第二螺纹杆螺纹套组件9的伸缩配合连杆10可以改变长板30的角度，所以第二花键轴花键套组件344转动传输动力，第六电插锁346得电收缩，由于固定第二角铁345，使第三花键轴花键套组件347驱动第一输送机构32的内侧输送辊轴转动，第一输送机构32的外侧输送辊轴通过锥齿轮副、弯折杆37和第一角铁36使第二输送机构33工作，由于输送箱体4，同时在停机状态下，通过调节蝶形螺栓35可以使短板31向上翻折，节约占地面积。
34.请参阅图5，土体状态采集仪器22的信号线连接有旋转信号接头220，旋转信号接头220的转动端外侧固定套接有外螺纹管221，外螺纹管221的内壁固定有挡圈222，挡圈222的外壁通过密封胶圈与旋转信号接头220的转动端端面挤压贴合，外螺纹管221贯穿螺接在箱体4上且外端固定套接有旋转螺母223，通过旋动旋转螺母223进行拆卸，密封胶圈用于防漏。
35.请参阅图6-7，加热喷淋装置6包括第一安装环60，第一安装环60的内腔上方轴线位置固定有第一横梁61，第一横梁61的下方通过滑块滑槽组件安装有摆动风扇62，第一安装环60的侧壁上方水平转动贯穿安装有第四传动轴63，第四传动轴63的内端通过锥齿轮副与摆动风扇62连接，第四传动轴63的外端通过剪切竖槽与第一花键轴花键套组件14顶部连接，第一安装环60的外壁中部和下方呈圆形水平贯穿插接有若干互相交错分布的歧管66，上方和下方歧管66的外端之间分别相通固定有进水管64和进燃气管65，上方歧管66的端口安装有方向可调喷头67，下方歧管66的端口安装有耐高温喷口68，耐高温喷口68的端口一侧安装有电子遥控打火装置69，所有电子遥控打火装置69并联后通过遥控器和导线接电，可以一起点火，而进水管64和进燃气管65通过在管道上安装电动阀门和流量计分别连接水源和燃气源，实现流量可调。
36.请参阅图8，摆动风扇62包括第二安装环620，第二安装环620的内腔上方轴线位置固定有第二横梁621，第二横梁621的中央安装有旋转电接头622，第二横梁621的底部两侧均倒置安装有与旋转电接头622连接的电动推杆623，两个电动推杆623伸缩底部之间转动安装有圆扇叶624，滑块固定在第一横梁61上，滑槽设置在第二安装环620上，转动的第四传动轴63通过锥齿轮副使第二安装环620转动，通过电动推杆623调节圆扇叶624的方向，可以改变吹风方向，同时正反转调速电机7改变转速可以改变风力。
37.在使用本发明一种能耦合山火及降雨作用的边坡灾害试验模拟设备时：通过正反转调速电机7、第一传动轴8、链轮链条组件15、第二传动轴13和第一螺纹杆螺纹套组件5使
加热喷淋装置6上下移动，改变与箱体4的距离，同时改变喷水的流量与方向和模拟大风环境下的边坡灾害，又可以改变火焰与箱体4的距离来调节温度，模拟山火造成的边坡灾害，又可以模拟耦合山火及降雨共同作用引发的边坡地质灾害。
38.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
39.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。