CN106940958A - 一种山地灾害室内演示仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种山地灾害室内演示仪，涉及演示仪器技术领域，本发明包括基座和设置在基座上的演示机构，基座和演示机构一侧通过铰接机构连接，基座上设置有带动演示机构绕铰接机构旋转的伸缩机构，演示机构包括演示平台和均布在演示平台上的多个用于模拟山地形状的振动单体，演示平台下设置有振动加载构件，本发明具有结构简单，成本低，能够模拟不同山地灾害的形成过程和形象直观的优点。

Description

一种山地灾害室内演示仪

技术领域

本发明涉及演示仪器技术领域，更具体的是涉及一种山地灾害室内演示仪。

背景技术

山地灾害就是在山地发生的对人类及其生存环境所造成的灾害。山地是显著起伏和具有坡度的三维地貌体，所特有的多样化地貌形态及其相应的环境、资源特征，给人类生存、生活与生产活动带来了深刻影响。山地资源可充分利用，为人类造福，但是当环境生态平衡遭受破坏时就发生危害，形成山地灾害。其中水资源在山地的运动形式尤为显著，水多了就形成威力巨大的山洪灾害，水少了就极易出现旱情，导致旱灾。又如岩土在山地运动的结果，往往形成土体流失，导致滑坡、崩塌、泥石流等等。

人们对山地灾害产生的原因和具体的过程不是很了解，为了能更清晰地解释山地灾害发生过程，为能好地展现山地灾害的发生规律，对野外复杂地质环境作了进一步简化处理，即将野外坡体划分为3个各项同性的分层，从下到上依次为稳定基岩层、强风化岩层、坡积土层。稳定基岩层主要起到支撑强风化岩层及坡积土层的作用，不参与山地灾害的发生，成灾；强风化岩层、坡积土层为山地灾害的发生提供主要的固体物源。为了能更清晰地解释山地灾害发生过程，拟将山地灾害发生范围界定为：崩滑、滑坡发生范围在强风化岩层、坡积土层部分，泥石流发生范围主要发生在坡积土层。为此，拟研制装置的主要模拟成灾地层为：强风化岩层、坡积土层及其上日晒、降雨部分。

现如今也有一些模拟单个山地自然灾害发生过程的装置，模拟不同的山地灾害需要不同的模拟设备，这些模拟设备造价不菲，多种模拟设备需要较高的成本。

故研发设计一台可以综合展现崩塌、滑坡、泥石流等山地突发灾害的孕育、发生、成灾过程的室内模拟演示仪；具有现实意义，在今后的科普活动中，通过该装置循环演示，向社会大众及在校师生宣传崩塌、滑坡、泥石流等突发山地灾害的形成原因及成灾方式，介绍相关地表变化特征，为山区减灾、防灾知识的普及提供有力支撑。

发明内容

为了解决山地灾害模拟设备功能单一、成本高的技术问题，本发明提供一种山地灾害室内演示仪。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种山地灾害室内演示仪，包括基座和设置在基座上的演示机构，基座和演示机构一侧通过铰接机构连接，基座上设置有带动演示机构绕铰接机构旋转的伸缩机构，演示机构包括演示平台和均布在演示平台上的多个用于模拟山地形状的振动单体，演示平台下设置有振动加载构件。

本装置拟在灾害形成层下设振动加载构件，内含周期性振动加载设备，通过对灾害形成层的某一固定点实施冲击性加载，模拟地震对整个坡体的震动作用，演示地震诱发崩塌、滑坡等灾害的巨大作用。

进一步地，所述的演示平台上从下到上依次设置有稳定基岩层、强风化岩层和坡积土层，振动单体包括从上到下依次设置的接触平面、阻尼器和高度可调节的支撑柱，接触平面和阻尼器通过万向轴连接，接触平面内设置有压力传感器，相邻两块振动单体的接触平面接触。

进一步地，所述的演示机构绕铰接机构旋转的角度范围为0°～45°，使演示机构与基座沿某一边界整体坡度0°～45°可调，这种结构能的设置能使演示机构更好地呈现山地坡体的形态。

进一步地，所述的基座包括方形机架，方形机架四周和下方焊接有保护板，方形机架和保护板构成上方开口的柜体，柜体内设置有控制箱和带动伸缩机构伸缩的驱动机构，控制箱与驱动机构电连接，柜体一侧设置有与控制箱电连接的控制面板，基座内侧设置有安装伸缩机构下端的安装座。

进一步地，伸缩机构为液压缸，驱动机构为液压泵和液压箱。

进一步地，所述的基座底部设置有移动滚轮机构和固定支撑脚，这种结构的设置在展示时稳定支撑，不用时方便平地移动。

进一步地，所述的移动滚轮机构包括两根相互平行的且穿过基座的转动杆，转动杆两端设置有滚轮，基座上设置有支撑转动杆的轴承座。

进一步地，所述演示平台四周设置有等高的保护板。

工作原理：

演示机构绕铰接机构旋转一定角度，使演示平台形成一定坡度，在按照某一山地的地形地貌调节演示平台上的各个振动单体的高度，用于模拟该山地地貌，用薄膜盖住多个振动单体，在薄膜上盖上一层泥土便于观察山地灾害效果；从控制面板设置控制参数，确定振动加载构件的加载载荷，振动加载构件内含周期性振动加载设备，通过对灾害形成层的某一固定点实施冲击性加载，模拟地震对整个坡体的震动作用，演示地震诱发崩塌、滑坡等灾害的巨大作用，然后再局部岩土体施加暴雨载荷，展现滑坡、表层起动、山洪、泥石流等依次形成过程。

本发明的有益效果如下：

1、本发明结构简单，成本低，能够模拟不同山地灾害的形成过程，形象直观，基座上设置有带动演示机构绕铰接机构旋转的伸缩机构，演示机构与基座沿某一边界整体坡度可调，这种结构能的设置能使演示机构更好地呈现山地坡体的形态，振动加载构件对演示机构先振动加载，展示崩塌、滑坡发生过程及内部机理；然后再局部岩土体施加暴雨载荷，展现滑坡、表层起动、山洪、泥石流等依次形成过程。

2、振动单体内设置有压力传感器，以测定成灾岩土体的内部压力变化情况，实现成灾范围演变的实时监测。

3、通过调整演示机构上振动单体的高度的调整，本装置可以对某一山区坡体拟采用室内模拟日晒、暴雨、及微地震等野外工况，逐一形成崩塌、滑坡、泥石流等典型山地灾害，展示了山地灾害的链式连锁反应，浓缩了多种山地灾害发生的历史时空，具有典型理论创新价值。

4、本装置采用积木式拼装方式，通过标准化单结构块组装形成微山地沟壑岭峰的典型山地地貌形态，具有较强的应用技术创新能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是基座和伸缩机构的结构示意图；

图3是演示机构的局部结构示意图；

图4是图1的工作状态示意图；

图5是振动单体的结构示意图；

图6是图1的一个向视图；

图7是方形机架的结构示意图；

图8是图1的前视图；

图9是图1的左视图；

图10是图1的局部结构示意图；

图11是安装座和伸缩机构的结构示意图；

附图标记：1-基座，1-1-方形机架，1-2-加强块，1-3-轴承座，1-4-安装座，1-6-保护板，2-铰接机构，3-演示机构，3-1-演示平台，3-2-振动单体，3-3-稳定基岩层，3-4-强风化岩层，3-5-坡积土层，3-6-保护板，4-伸缩机构，5-振动加载构件，6-控制面板，7-滚轮，8-驱动机构，9-支撑转动杆，10-控制箱。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1到11所示，本实施例提供一种山地灾害室内演示仪，其特征在于，包括基座1和设置在基座1上的演示机构3，基座1和演示机构3一侧通过铰接机构2连接，基座1上设置有带动演示机构3绕铰接机构2旋转的伸缩机构4，演示机构3包括演示平台3-1和均布在演示平台3-1上的多个用于模拟山地形状的振动单体3-2，演示平台3-1下设置有振动加载构件5。

本实施例中，基座上设置有带动演示机构绕铰接机构旋转的伸缩机构，演示机构与基座沿某一边界整体坡度可调，这种结构能的设置能使演示机构更好地呈现山地坡体的形态，振动加载构件对演示机构先振动加载，展示崩塌、滑坡发生过程及内部机理；然后再局部岩土体施加暴雨载荷，展现滑坡、表层起动、山洪、泥石流等依次形成过程。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上做了进一步优化，具体是：

进一步地，所述的演示平台3-1上从下到上依次设置有稳定基岩层3-3、强风化岩层3-4和坡积土层3-5，振动单体3-2包括从上到下依次设置的接触平面3-2.1、阻尼器3-2.2和高度可调节的支撑柱3-2.3，接触平面3-2.1和阻尼器3-2.2通过万向轴连接，接触平面3-2.1内设置有压力传感器，相邻两块振动单体3-2的接触平面3-2.1接触。

接触平面设计成倒转四棱平台状形状，初定接触平面上端边长为20cm，这样整个演示台面所需要的单结构块数据多达150个，在四棱平台内嵌置压力传感器，以测定成灾岩土体的内部压力变化情况。

进一步地，所述的演示机构3绕铰接机构2旋转的角度范围为0°～45°。

实施例3

本实施例是在实施例1或2的基础上做了进一步优化，具体是：

进一步地，所述的基座1包括方形机架1-1，方形机架1-1的转角处设置有加强块1-2，方形机架1-1四周和下方焊接有保护板1-6，方形机架1-1和保护板1-6构成上方开口的柜体，柜体内设置有控制箱10和带动伸缩机构4伸缩的驱动机构8，控制箱10与驱动机构8电连接，柜体一侧设置有与控制箱10电连接的控制面板6，基座1内侧设置有安装伸缩机构4下端的安装座1-4。

进一步地，伸缩机构4为液压缸，驱动机构8为液压泵和液压箱。

进一步地，所述的基座1底部设置有移动滚轮机构和固定支撑脚。

进一步地，所述的移动滚轮机构包括两根相互平行的且穿过基座1的转动杆9，转动杆9两端设置有滚轮7，基座1上设置有支撑转动杆9的轴承座1-3。

进一步地，所述演示平台3-1四周设置有等高的护栏3-6。

本装置是在总结近半世纪山地灾害野外勘查及工程防治经验的基础上提出的，在装置构件设计中依托现有崩塌、滑坡、泥石流测试设备的试验技术，又根据科学知识普及的工作特点，跳出单个灾种试验仪器的限制，形成一套完善的崩塌、滑坡、泥石流等灾害链的演示装置。这是一套立足实地、理论创新、设计优化、切实可行的多功能灾害演示仪。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种山地灾害室内演示仪，其特征在于，包括基座(1)和设置在基座(1)上的演示机构(3)，基座(1)和演示机构(3)一侧通过铰接机构(2)连接，基座(1)上设置有带动演示机构(3)绕铰接机构(2)旋转的伸缩机构(4)，演示机构(3)包括演示平台(3-1)和均布在演示平台(3-1)上的多个用于模拟山地形状的振动单体(3-2)，演示平台(3-1)下设置有振动加载构件(5)。

2.根据权利要求1所述的山地灾害室内演示仪，其特征在于，所述的演示机构(3)绕铰接机构(2)旋转的角度范围为0°～45°。

3.根据权利要求1所述的山地灾害室内演示仪，其特征在于，所述的演示平台(3-1)上从下到上依次设置有稳定基岩层(3-3)、强风化岩层(3-4)和坡积土层(3-5)，振动单体(3-2)包括从上到下依次设置的接触平面(3-2.1)、阻尼器(3-2.2)和高度可调节的支撑柱(3-2.3)，接触平面(3-2.1)和阻尼器(3-2.2)通过万向轴连接，接触平面(3-2.1)内设置有压力传感器，相邻两块振动单体(3-2)的接触平面(3-2.1)接触。

4.根据权利要求1所述的山地灾害室内演示仪，其特征在于，所述的基座(1)包括方形机架(1-1)，方形机架(1-1)四周和下方焊接有保护板(1-6)，方形机架(1-1)和保护板(1-6)构成上方开口的柜体，柜体内设置有控制箱(10)和带动伸缩机构(4)伸缩的驱动机构(8)，控制箱(10)与驱动机构(8)电连接，柜体一侧设置有与控制箱(10)电连接的控制面板(6)，基座(1)内侧设置有安装伸缩机构(4)下端的安装座(1-4)。

5.根据权利要求1所述的山地灾害室内演示仪，其特征在于，伸缩机构(4)为液压缸，驱动机构(8)为液压泵和液压箱。

6.根据权利要求1或4所述的山地灾害室内演示仪，其特征在于，所述的基座(1)底部设置有移动滚轮机构和固定支撑脚。

7.根据权利要求1或4所述的山地灾害室内演示仪，其特征在于，所述的移动滚轮机构包括两根相互平行的且穿过基座(1)的转动杆(9)，转动杆(9)两端设置有滚轮(7)，基座(1)上设置有支撑转动杆(9)的轴承座(1-3)。

8.根据权利要求1所述的山地灾害室内演示仪，其特征在于，所述演示平台(3-1)四周设置有等高的护栏(3-6)。