CN103226912A - 用于岩土工程边坡危岩体爆破滚动模拟装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于岩土工程边坡危岩体爆破滚动模拟装置，包括底板，所述底板上设有钢框架，钢框架周边设有至少一个侧面带网格的透明板，透明板外部的底板上设有若干能够移位的摄像装置，钢框架中填充有模拟边坡土体，模拟边坡土体上部设置有速度模拟装置，速度模拟装置包括动力传送装置，动力传送装置上设置有模拟的塌落堆积岩块。其结构简单，操作方便，实验精度高，效率高。

Description

用于岩土工程边坡危岩体爆破滚动模拟装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种模拟装置，尤其是一种用于岩土工程边坡危岩体爆破滚动模拟装置。

背景技术

目前，随着我国岩土工程的蓬勃发展，很多工程面临危岩体崩塌的威胁。危岩体是潜在的崩塌体。其存在环境一般为：高差大,或者坡体是孤立，坡体内裂隙发育,岩体结构不完整等。危岩体的崩塌随时可能发生。如西陵峡链子崖危岩体,巫山望峡危岩体等，坡面较陡，俯瞰长江，时刻威胁长江航运安全,一旦崩落将造成巨大破坏。

针对危岩体的处置办法，最主要的方法即为爆破解除，而爆破后塌落岩块的运动范围，分布规律以及对坡体的影响便成了重点研究的问题，主要以模型试验的方式实现。

目前国内外的爆破滚动模型试验研究较少，主要集中在推动岩块滚轮研究分布规律上，而对不同初速度，不同运动角度下岩块的塌落运动规律的研究却极为少见，与真实状态下的岩块滚动差距较大，研究结果精度也有待提高，也没有较成型的实验装置，测量精度低，操作十分不便，而且效率低下，成本较高，随着我国岩土工程事业的发展，以往的模型试验装置亟待改进。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于岩土工程边坡危岩体爆破滚动模拟装置，其结构简单，操作方便，实验精度高，效率高。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于岩土工程边坡危岩体爆破滚动模拟装置，包括底板，所述底板上设有钢框架，钢框架周边设有至少一个侧面带网格的透明板，透明板外部的底板上设有若干能够移位的摄像装置，钢框架中填充有模拟边坡土体，模拟边坡土体上部设置有速度模拟装置，速度模拟装置包括动力传送装置，动力传送装置上设置有模拟的塌落堆积岩块。

所述透明板为钢化玻璃。

所述速度模拟装置设置于模拟边坡土体的最高处。

所述模拟边坡土体的边坡呈阶梯状布置。

所述动力传送装置包括底座，所述底座的四个夹角上分别设置一个伸缩转杆，四个伸缩转杆分为两组平行布置，每一组伸缩转杆之间均通过一根转轴连杆连接，所述两根转轴连杆之间连接有若干平行设置的传动转轴，其中一根传动转轴的一端通过联轴器与电机动力输出轴相连；所述若干传动转轴的外部套有一传送带，传送带上设置有模拟的塌落堆积岩块。

所述摄像装置包括固定于底板一边角上的立柱，立柱上套设有若干能够转动的横杆，横杆末端上活动安装有若干数字摄像机。

用于岩土工程边坡危岩体爆破滚动模拟装置的使用方法，步骤如下：

（1）将玻璃板安置在钢框架四面，量测布设好网格；

（2）根据实验要求在在钢框架内填充好模拟边坡土体，将初速度模拟装置放置于模拟边坡土体的坡顶，调节横杆将数字摄像机安置在要观测的位置上；

（3）根据实验要求调整伸缩转杆，调整初始运动角度，之后将模拟的塌落堆积岩块垒好放置于传送带上；

（4）启动电源，控制好传动转轴的滚动速度，使模拟的塌落堆积岩块沿固定方向和初速度滚落；

（5）数字摄像机记录下滚落全过程，并观测模拟边坡土体的坡体面占用网格的面积变化；

（6）更改初速度和初始角度，重新进行上述实验。

本发明中，爆破滚动初速度模拟装置，通过控制传送带的速度实现对岩块滚动初速度的调节；其下安置可伸缩转动杆，通过调节转动杆的长度实现岩块初始运动角度的调节；钢框架四面安装可视化玻璃，玻璃面上画有网格，可清晰观测岩块滚动堆积分布以及对边坡造成的影响；在土体的上方和侧面安置数字摄像头，可以精确记录下实验过程中岩块及土体的细微变化，并完成对堆积范围等指标的精确量测。

初速度的模拟以滚轮牵引传送带滚动实现，通过控制速度变化也可以进行爆破加速度的简单模拟。

速度模拟装置下安置可伸缩转杆，通过转杆长度的调节改变岩块的初始运动角度，研究不同初始角度下岩块塌落分部规律。

玻璃板的安置使实验全过程直观可见，网格的布设使岩块及土体的运动规律直观化，并可分析岩块滚轮分布形态及对坡体的扰动影响大小。

坡体上方和侧面安置的数字摄像头，可以精确记录下实验过程中岩块及土体的细微变化，并完成对堆积范围等指标的精确量测，准确性大大提高。所述装置上方采用重物压力的形式加载，传压轴使压力保持竖直，避免偏压。

本发明的有益效果是，

1本发明解决了以前实验中的诸多不便，通过转轴牵引传送带滚动实现初速度的控制，方便高效；

2通过调节转杆的长度可以实现初始运动角度的调节，更加逼近真实状态；

3玻璃板的安置使实验过程更加可视化，网格的布设量化了岩块堆积范围，方便关键塌落体对边坡的扰动影响；

4数字摄像头的布设精确记录岩块及土体的细微变化，完成对堆积范围和位移等指标的精确量测。

附图说明

图1是本发明速度模拟装置结构示意图；

图2（a）、图2（b）是本发明使用状态图；

其中1塌落堆积岩块；2传送带；3传动转轴；4转轴连杆；5伸缩转杆；6玻璃板；7钢框架；8模拟边坡土体；9数字摄像机；10摄像机转杆；11底板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2（a）、图2（b）所示，一种用于岩土工程边坡危岩体爆破滚动模拟装置，外部主要包括塌落堆积岩块1，带网格的玻璃板6，钢框架7，边坡土体8，数字摄像机9，摄像机转杆10，底板11。其中钢框架7四面安置至少一个侧面带网格的玻璃板6，整体安置在底板11上，模拟边坡土体8填于钢框架7内，模拟边坡土体8上方最高处布设速度模拟装置。速度模拟装置主要包括传送带2；传动转轴3；转轴连杆4；伸缩转杆5。传动转轴3由转轴连杆4连接在一起，外部包裹传送带2，实现装置的滚动；传送带2上设置有模拟的塌落堆积岩块1。模拟边坡土体8的边坡呈阶梯状布置。

四个伸缩转杆5设置于底座的四个夹角上，四个伸缩转杆5分为两组平行布置，每一组伸缩转杆5之间均通过一根转轴连杆4连接，两根转轴连杆4之间连接有若干平行设置的传动转轴3，其中一根传动转轴3的一端通过联轴器与电机动力输出轴相连；若干传动转轴3的外部套有一传送带2，传送带2上设置有模拟的塌落堆积岩块1。数字摄像机9活动安装于横杆末端，横杆套设于立柱上，且横杆能够沿立柱转动，立柱固定于底板一边角上。

用于岩土工程边坡危岩体爆破滚动模拟的新型装置，其操作方法包括以下几步：

（1）将玻璃板安置在钢框架7四面，量测布设好带网格的玻璃板6。

（2）根据实验要求垒好模拟边坡土体8，将初速度模拟装置放置于模拟边坡土体8的坡顶，调节摄像机转杆10将数字摄像机9安置在要观测的位置上。

（3）根据实验要求伸缩转杆5，调整初始运动角度，之后将模拟的塌落堆积岩块1垒好放置于传送带2上.

（4）启动电源，控制好滚动速度，使模拟的塌落堆积岩块1沿固定方向和初速度滚落。

（5）数字摄像机9记录下滚落全过程，并观测坡体面占用网格的面积变化。

（6）更改初速度和初始角度，重新进行上述实验。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种用于岩土工程边坡危岩体爆破滚动模拟装置，其特征是，包括底板，所述底板上设有钢框架，钢框架周边设有至少一个侧面带网格的透明板，透明板外部的底板上设有若干能够移位的摄像装置，钢框架中填充有模拟边坡土体，模拟边坡土体上部设置有速度模拟装置，速度模拟装置包括动力传送装置，动力传送装置上设置有模拟的塌落堆积岩块。

2.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述透明板为钢化玻璃。

3.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述速度模拟装置设置于模拟边坡土体的最高处。

4.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述模拟边坡土体的边坡呈阶梯状布置。

5.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述动力传送装置包括底座，所述底座的四个夹角上分别设置一个伸缩转杆，四个伸缩转杆分为两组平行布置，每一组伸缩转杆之间均通过一根转轴连杆连接，所述两根转轴连杆之间连接有若干平行设置的传动转轴，其中一根传动转轴的一端通过联轴器与电机动力输出轴相连；所述若干传动转轴的外部套有一传送带，传送带上设置有模拟的塌落堆积岩块。

6.如权利要求1所述的装置，其特征是，所述摄像装置包括固定于底板一边角上的立柱，立柱上套设有若干能够转动的横杆，横杆末端上活动安装有若干数字摄像机。

7.一种用于岩土工程边坡危岩体爆破滚动模拟装置的使用方法，其特征是，步骤如下：

（1）将玻璃板安置在钢框架四面，量测布设好网格；

（2）根据实验要求在在钢框架内填充好模拟边坡土体，将初速度模拟装置放置于模拟边坡土体的坡顶，调节横杆将数字摄像机安置在要观测的位置上；

（3）根据实验要求调整伸缩转杆，调整初始运动角度，之后将模拟的塌落堆积岩块垒好放置于传送带上；

（4）启动电源，控制好传动转轴的滚动速度，使模拟的塌落堆积岩块沿固定方向和初速度滚落；

（5）数字摄像机记录下滚落全过程，并观测模拟边坡土体的坡体面占用网格的面积变化；

（6）更改初速度和初始角度，重新上述实验。

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