用于滚石释放、滚动、碰撞过程进行物理模拟的实验系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于滚石释放、滚动、碰撞过程进行物理模拟的实验系统，包括滚动模拟实验系统、释放模拟系统、碰撞模拟实验装置、摄影系统和角度定位尺；所述释放模拟系统设置在滚动模拟实验系统的滑槽上端，所述碰撞模拟实验装置设置在滚动模拟实验系统的滑槽下端；所述摄影系统设置在滚动模拟实验系统的滑槽下端的前方；所述角度定位尺设置在滚动模拟实验系统的滑槽上。本实用新型专利技术可以对危岩体不同失稳方式

【技术实现步骤摘要】
用于滚石释放、滚动、碰撞过程进行物理模拟的实验系统


[0001]本技术涉及工程建设
，尤其涉及一种用于滚石释放、滚动、碰撞过程进行物理模拟的实验系统。

技术介绍

[0002]滚石实验是研究边坡危岩体失稳后运动特征、力学特征和恢复系数的有效手段，有着其它方法不可比拟的优点。目前在实际实验中，主要分为野外现场实验及室内模型实验。野外现场实验通过在选定自然边坡上人工滚落岩石，记录岩石滚落过程中运动时间、速度、弹跳高度等参数进行研究。室内模型实验多模拟滚石释放后与材料板碰撞以研究冲击力，或是模拟滚石不同释放方式后在模拟坡面的运动特征。滚石运动是一种随机性极强的地质灾害，滚石的运动与冲击在自身材质、形状、大小、坡面材料、坡度等众多因素影响下会表现得截然不同。因此不管是野外实验还是室内实验大多采用正交实验法探究不同影响因子的权重。野外实验的不足之处在于：正交实验要求在多个影响因子的多种组合情况下进行实验，野外实验难以根据实验要求提供适合滚落实验坡面材料及坡度的边坡，灵活性较差；在一个实验场地的实验结果也难以应用于其他工程项目。室内模型实验不足之处在于：虽然在坡面材料及坡度变化方面避免了野外实验的因素不变性，但目前的实验装置在坡面材料铺设厚度及坡度调节过于随意，精确性不高，难以达到预期效果；此外实验过程多为失稳
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滚动、失稳
‑
碰撞型，缺乏滚石失稳
‑
滚动
‑
碰撞全过程实验系统，所述技术模拟实验系统不仅能模拟滚石失稳
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滚动
‑
碰撞运动全过程，同时也能拆分模拟失稳
‑
滚动或失稳
‑
碰撞过程分别来研究滚石的滚动恢复系数和碰撞恢复系数，功能性十分全面。

技术实现思路

[0003]本技术针对现有技术的缺陷，提供了一种用于滚石释放、滚动、碰撞过程进行物理模拟的实验系统，能有效的解决上述现有技术存在的问题。
[0004]为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种用于滚石释放、滚动、碰撞过程进行物理模拟的实验系统，包括滚动模拟实验系统、释放模拟系统、碰撞模拟实验装置、摄影系统和角度定位尺；所述释放模拟系统设置在滚动模拟实验系统的滑槽上端，所述碰撞模拟实验装置设置在滚动模拟实验系统的滑槽下端；所述摄影系统设置在滚动模拟实验系统的滑槽下端的前方；所述角度定位尺设置在滚动模拟实验系统的滑槽上。
[0005]进一步地，所述滚动模拟实验系统包括滑槽、第一垫层、可拆卸钢架、可伸缩支架、扶梯、螺栓和操作平台，其中滑槽由第一铁板、防滑格网和结构钢管；
[0006]所述操作平台两侧连接用于人员上下的扶梯和用于滚石滑动实验的滑槽，在所述滑槽与操作平台连接处有用于转动的螺栓；
[0007]所述滑槽下部有可伸缩支架，根据滚石实验坡度要求进行角度调节；
[0008]所述滑槽中第一铁板下部采用3根结构钢管进行加固稳定，内部底层是用钢筋焊接的防滑格网，防滑格网上根据实验要求铺设不同实验材料的垫层；
[0009]所述滑槽、扶梯、操作平台均由可拆卸钢架进行搭建；
[0010]所述滑槽表面固定有角度定位尺，用于精确调节滑槽角度。
[0011]进一步地，所述释放模拟系统包括释放槽、转动把手、抽插门、第一角度定位尺、第一可伸缩杆、第一底座和拉线；
[0012]所述释放槽上部开口，其前面为一可在拉线拉扯下上下活动的抽插门，以控制滚石的释放；
[0013]所述第一可伸缩杆两侧前段都开有圆孔，释放槽通过圆孔与第一可伸缩杆连接，所述转动把手通过第一可伸缩杆前段圆孔与释放槽固定连接，所述释放槽可在转动把手控制下进行转动，所述释放槽外部安装有第一角度定位尺以精确控制释放槽转动角度，通过转动释放槽来模拟坠落式、滑移式、倾倒式危岩体；
[0014]所述第一可伸缩杆能上下伸缩控制释放高度，下部与第一底座连接固定。
[0015]进一步地，所述碰撞模拟实验装置包括第二垫层、第二铁板、第二角度定位尺、第二可伸缩杆、第二底座和力传感器。
[0016]所述碰撞模拟实验装置左侧面及上面开口，其余面均由第二铁板围成，其底部铺设力传感器，以测定实验时滚石碰撞冲击力；力传感器上面铺设不同实验材料的第二垫层；
[0017]所述碰撞模拟实验装置外部固定安装有第二角度定位尺，用于精确调节碰撞角度；
[0018]所述碰撞模拟实验装置下部由4根第二可伸缩杆支撑并调节装置高度，并排两根第二可伸缩杆固定于第二底座。
[0019]进一步地，所述摄影系统包括三脚架组成和设置在三脚架组成上的高速摄影机。
[0020]进一步地，所述角度定位尺由指针、角刻度盘组成；
[0021]进一步地，所述角刻度盘上标有角度刻度，中部为0
°
，其两侧底部均为 90
°
；指针通过螺栓与角刻度盘中部连接，始终保持垂直于地面，在角刻度盘随其他装置转动时指针将指向不同刻度。
[0022]进一步地，所述滚动模拟实验系统总高度4.5m，所述操作平台高度4m、宽0.5m；所述扶梯宽度1m；滑槽总长度6m、宽度0.5m；所述铁板高20cm；所述防滑格网厚2cm；所述第一垫层厚8cm；所述结构钢管与滑槽同长6m，其直径8cm。
[0023]进一步地，所述释放模拟系统中的释放槽长30cm、宽20cm、高20cm；所述转动把手长28cm，其与释放槽连接段长7cm；单根所述第一可伸缩杆宽4cm、其圆孔直径4cm、其折弯处角度125
°
；所述抽插门宽19cm、高20cm；所述拉线长10cm；所述第一底座长50cm、宽30cm。
[0024]进一步地，所述碰撞模拟实验装置长0.5m、宽0.5、高0.3m；所述第二垫层厚度5cm；单个第二底座宽25cm，长0.5m。
[0025]进一步地，所述角度定位尺中角刻度盘直径20cm，所述指针总长25cm、上部长7cm、下部长18cm。
[0026]本技术具有如下有益效果：
[0027]本技术可以对危岩体不同失稳方式
‑
滚动
‑
碰撞全过程进行模拟实验，具有结构简单，操作方便，灵活性高，可调范围大，调节精度高，适用范围广，数据采集全面等优点，全过程模拟能更真实反应滚石运动特征及力学特征，能有效提高模型实验的可信度。
附图说明
[0028]图1为本技术实施例滚石模拟实验系统示意图；
[0029]图2为本技术实施例滚动模拟实验系统Ⅰ结构侧视示意图；
[0030]图3为本技术实施例滚动模拟实验系统Ⅰ结构俯视结构及滑槽断面结构示意图；
[0031]图4为本技术实施例释放模拟系统Ⅱ结构示意图；
[0032]图5为本技术实施例碰撞模拟实验装置Ⅲ结构示意图；
[0033]图6为本技术实施例摄影系统Ⅳ结构示意图；
[0034]图7为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于滚石释放、滚动、碰撞过程进行物理模拟的实验系统，其特征在于：包括滚动模拟实验系统Ⅰ、释放模拟系统Ⅱ、碰撞模拟实验装置Ⅲ、摄影系统Ⅳ和角度定位尺
Ⅴ
；所述释放模拟系统Ⅱ设置在滚动模拟实验系统Ⅰ的滑槽(1)上端，所述碰撞模拟实验装置Ⅲ设置在滚动模拟实验系统Ⅰ的滑槽(1)下端；所述摄影系统Ⅳ设置在滚动模拟实验系统Ⅰ的滑槽(1)下端的前方；所述角度定位尺
Ⅴ
设置在滚动模拟实验系统Ⅰ的滑槽(1)上。2.根据权利要求1所述的用于滚石释放、滚动、碰撞过程进行物理模拟的实验系统，其特征在于：所述滚动模拟实验系统Ⅰ包括滑槽(1)、第一垫层(2)、可拆卸钢架(3)、可伸缩支架(4)、扶梯(5)、螺栓(6)和操作平台(7)，其中滑槽(1)由第一铁板(8)、防滑格网(9)和结构钢管(10)；所述操作平台(7)两侧连接用于人员上下的扶梯(5)和用于滚石滑动实验的滑槽(1)，在所述滑槽(1)与操作平台(7)连接处有用于转动的螺栓(6)；所述滑槽(1)下部有可伸缩支架(4)，根据滚石实验坡度要求进行角度调节；所述滑槽(1)中第一铁板(8)下部采用3根结构钢管(10)进行加固稳定，内部底层是用钢筋焊接的防滑格网(9)，防滑格网(9)上根据实验要求铺设不同实验材料的垫层(2)；所述滑槽(1)、扶梯(5)、操作平台(7)均由可拆卸钢架(3)进行搭建；所述滑槽(1)表面固定有角度定位尺
Ⅴ
，用于精确调节滑槽角度。3.根据权利要求1所述的用于滚石释放、滚动、碰撞过程进行物理模拟的实验系统，其特征在于：所述释放模拟系统Ⅱ包括释放槽(11)、转动把手(12)、抽插门(13)、第一角度定位尺(14)、第一可伸缩杆(15)、第一底座(16)和拉线(17)；所述释放槽(11)上部开口，其前面为一可在拉线(17)拉扯下上下活动的抽插门(13)，以控制滚石的释放；所述第一可伸缩杆(15)两侧前段都开有圆孔，释放槽(11)通过圆孔与第一可伸缩杆(15)连接，所述转动把手(12)通过第一可伸缩杆(15)前段圆孔与释放槽(11)固定连接，所述释放槽(11)可在转动把手(12)控制下进行转动，所述释放槽(11)外部安装有第一角度定位尺(14)以精确控制释放槽(11)转动角度，通过转动释放槽(11)来模拟坠落式、滑移式、倾倒式危岩体；所述第一可伸缩杆(15)能上下伸缩控制释放高度，下部与第一底座(16)连接固定。4.根据权利要求1所述的用于滚石释放、滚动、碰撞过程进行物理模拟的实验系统，其特征在于：所述碰撞模拟实验装置Ⅲ包括第二垫层(22)、第二铁板(23)、第二角度定位尺(24)、第二可伸缩杆(25)、第二底座(26)和力...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兴伟，王敬勇，周会信，曾旭明，尹飞，吕敬清，秦波，韦志远，
申请(专利权)人：华东勘测设计院福建有限公司，
类型：新型
国别省市：