CN107132333B - 一种滑坡试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑坡试验装置，所述装置包括高速小车、刹车装置、拖动装置和冲击装置，所述高速小车上平面开有T形槽，用于安装试验箱；所述刹车装置采用汽车液压刹车装置改造；所述拖动装置用于将所述高速小车及试验箱按照控制要求在一定的长度范围内加速到需要的速度；所述冲击装置用于增加高速冲击时的冲击力，且所述冲击装置的冲击制动采用钢丝绳直接绷紧的制动方式。上述装置能够在人工控制和干预下完成高速远程滑坡试验研究，模拟高速状态下边坡滑移特性，测试其动态效应，从而为滑坡灾害防治提供技术支撑。

Description

一种滑坡试验装置

技术领域

本发明涉及滑坡研究技术领域，尤其涉及一种滑坡试验装置。

背景技术

滑坡是斜坡岩土体沿着惯通的剪切破坏面所发生的滑移地质现象，而将具有极高运动速度和超远运动距离特点的滑坡称为高速远程滑坡，由于高速远程滑坡具有极大破坏性，因此它的运动机理，一直是国内外学者研究的热点。

现有技术方案用来模拟高速远程滑坡试验的方法主要有环剪试验和三轴压缩试验及直剪试验。其中三轴压缩试验和直剪试验剪切位移较小，环剪虽然使剪切位移有所增大，但受制于模型尺寸，也不能有效模拟出实际特征，并且这些手段都是利用仪器对模型直接进行剪切，而不能体现出本身该有的高速特点，所以传统的模型试验虽然能够模拟高速远程滑坡—碎屑流的一些简单特征，例如堆积物的形状，但是颗粒物质并没有显示出明显的流态化特征，不能够模拟它的高速远程效应机制。

发明内容

本发明的目的是提供一种滑坡试验装置，该装置能够在人工控制和干预下完成高速远程滑坡试验研究，模拟高速状态下边坡滑移特性，测试其动态效应，从而为滑坡灾害防治提供技术支撑。

一种滑坡试验装置，所述装置包括高速小车、刹车装置、拖动装置和冲击装置，其中：

所述高速小车上平面开有T形槽，用于安装试验箱；

所述刹车装置采用汽车液压刹车装置改造，人工踩踏液压增压由伺服液压驱动代替，并由伺服电机提供动力，该伺服电机安装在所述高速小车底板的底部；

所述拖动装置用于将所述高速小车及试验箱按照控制要求在一定的长度范围内加速到需要的速度，具体是将连接在所述高速小车下方耳环的线缆套在所述拖动装置的挂钩上，该拖钩在传送带带动下加速向前运动，当到达设定速度后，传送带减速运行至停止，线缆在惯性作用下继续向前运动而自动脱钩；

所述冲击装置用于增加高速冲击时的冲击力，且所述冲击装置的冲击制动采用钢丝绳直接绷紧的制动方式，具体是将所述冲击装置制动辊上的钢丝绳与所述高速小车端部的耳环相连接，所述高速小车运行时拖动钢丝绳自动向前，当运动到钢丝绳的长度时，所述钢丝绳绷紧制动。

所述高速小车采用50mm高强度板和汽车专用槽钢制造，车轮轴与车体连接采用弹簧钢板。

所述高速小车的速度采用旋转测量方式，具体包括：

将传感器安装在所述高速小车车轮的一端，车轮每旋转一周，所述传感器发出一定数量的脉冲信号，通过单位时间内脉冲信号数量即可换算出实时的转速，该转速与车轮周长的乘积即是所述高速小车的线速度。

对所述高速小车内的电气元件供电采用滑触线方式，具体为：

将4根单组滑触线组成供电线路，所述高速小车拖动动触头在滑槽内移动，滑槽固定在电缆沟内。

所述单组滑触线由H型铝合金本体导轨加压V型不锈钢滑接带、PVC绝缘外壳、外置式集电器以及悬吊固定组件组合而成。

安装于所述高速小车上的试验箱为顶部与前端敞开式试验箱；或顶部敞开，前端封闭式试验箱。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述装置能够在人工控制和干预下完成高速远程滑坡试验研究，模拟高速状态下边坡滑移特性，测试其动态效应，从而为滑坡灾害防治提供技术支撑。

附图说明

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中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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例所提供滑坡试验装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例所述高速小车的侧视图；

图3为本发明实施例所述拖动装置的工作示意图；

图4为本发明实施例所述装置进行试验的过程示意图。

具体实施方式

下面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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例所述装置采用高速运动的车载模型，通过突然制动来模拟高速状态下的边坡滑移特性，测试及其动态效应。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供滑坡试验装置的整体结构示意图，所述装置包括高速小车、刹车装置、拖动装置和冲击装置，其中：

所述高速小车上平面开有T形槽，用于安装试验箱，试验箱的大小形状不受限制，该试验箱为顶部与前端敞开式试验箱，或顶部敞开，前端封闭式试验箱；具体实现过程中，如图2所示为本发明实施例所述高速小车的侧视图，参考图2：上述高速小车采用50mm高强度板和汽车专用槽钢制造，车轮轴与车体连接采用弹簧钢板，在保证水平刚度的同时，在轴向有一定的减震作用，降低轨道铺设精度要求；

所述刹车装置采用汽车液压刹车装置改装制造，人工踩踏液压增压由伺服液压驱动代替，由伺服电机提供动力，滚珠丝杆加压，该伺服电机安装在所述高速小车底板的底部，数据传送采用无线WIFI方式；这里，刹车的基本原理是驾驶员踩下刹车踏板，向刹车总泵中的刹车油施加压力，液体将压力通过管路传递到每个车轮刹车卡钳的活塞上，活塞驱动刹车卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力使车辆减速；

所述拖动装置用于将所述高速小车及试验箱按照控制要求在一定的长度范围内加速到需要的速度，如图3所示为本发明实施例所述拖动装置工作示意图，参考图3，具体过程为：

将连接在所述高速小车下方耳环的线缆套在所述拖动装置的挂钩上，拖钩在传送带带动下加速向前运动，当到达设定速度后，传送带减速运行至停止，线缆在惯性作用下继续向前运动而自动脱钩，此时可以启动刹车装置，即可进行滑坡试验。

所述冲击装置用于增加高速冲击时的冲击力，且所述冲击装置的冲击制动采用钢丝绳长度到位后直接绷紧的制动方式，此方式制动时间短，惯性冲击力大，能更好的模拟高速冲击效果，具体过程为：

将所述冲击装置制动辊上的钢丝绳与所述高速小车端部的耳环相连接，所述高速小车运行时拖动钢丝绳自动向前，当运动到钢丝绳的长度时，所述钢丝绳绷紧制动。

另外，具体实现中，上述高速小车的速度可以采用旋转测量方式，具体包括：

将传感器安装在所述高速小车车轮的一端，车轮每旋转一周，所述传感器发出一定数量的脉冲信号，通过单位时间内脉冲信号数量即可换算出实时的转速，该转速与车轮周长的乘积即是所述高速小车的线速度。

另外，本机速度的测量可以采用霍尔双通道转速传感器，该传感器安装于测速端盖上，通过感应导磁体上凸起的齿或是凹下的槽，相应的给出高低电平，用于检测轮轴的转速、线速度，再通过计算处理可得到被测体的加速度。

同时由于高速小车处于高速运动，对所述高速小车内的伺服驱动器、伺服电源、伺服电机及伺服控制器等电气元件供电可以采用滑触线方式，具体为：

将4根单组滑触线组成供电线路，所述高速小车拖动动触头在滑槽内移动，滑槽固定在电缆沟内。其中，所述单组滑触线由H型铝合金本体导轨加压V型不锈钢滑接带、PVC绝缘外壳、外置式集电器以及悬吊固定组件组合而成。

具体实现中，上述刹车装置的控制过程可以由伺服控制系统来完成，该伺服控制系统可以包括计算机、伺服控制器、伺服驱动器、传感器及控制软件，具体来说：

计算机将控制命令发送到伺服控制器，伺服控制器根据传感器传送回来的数据与计算机发出的命令数据对比、计算，根据计算结果对所述刹车装置上的伺服电机发出控制指令，伺服电机驱动丝杆动作，使得传感器的示值发生变化，此数值再次传送到伺服控制器，组成闭环伺服控制系统。由于现有伺服控制器为RS232通讯接口，计算机与控制器的通信受限制，故采用无线通信方式，计算机通过无线WIFI向控制器发送指令。

上述改装后的伺服驱动可以代替人工踩踏动作，伺服控制器可以代替人的大脑，速度传感器可以代替人的神经。上述伺服控制器可以采用德国DOLI公司的全数字伺服控制器，具有分辨率高、控制精度高、无漂移、故障率低、控制方式的无冲击转换和故障自诊断等特点；伺服驱动器可以采用松下伺服驱动器，采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。

下面对上述装置的试验过程进行详细描述，如图4所示为本发明实施例所述装置试验过程的示意图，参考图4：

首先，在加速区，高速小车在②号电动高速卷扬机带动下，随时间逐渐加速，拖动①号卷扬机运动，待速度达到试验要求时，降低②号电动高速卷扬机速度，实现小车与②号卷扬机脱钩，小车做匀速运动，进入匀速区；

当高速小车运行到指定地点时，由①号卷扬机突然制动，使高速小车停下，或由电磁控制使高速小车制动，高速小车内的试验模型发生失稳运动，从而就可以观察滑坡形态与滑坡模式。

综上所述，本发明实施例所述装置具有如下优点：

1)利用车载模出型，通过突然制动来模拟滑坡中坡体受到的剪力，替代了传统试验人工加载剪力的方法，与实际相比更为真实；

2)相比于传统试验方法，本发明装置的坡体试验模型较大，克服了部分尺寸效应的影响；

3)将伺服系统应用于滑坡试验，增加了试验结果的准确性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种滑坡试验装置，其特征在于，所述装置包括高速小车、刹车装置、拖动装置和冲击装置，其中：

所述高速小车上平面开有T形槽，用于安装试验箱；其中，所述高速小车采用50mm高强度板和汽车专用槽钢制造，车轮轴与车体连接采用弹簧钢板；且所述高速小车的速度采用旋转测量方式，具体包括：

将传感器安装在所述高速小车车轮的一端，车轮每旋转一周，所述传感器发出一定数量的脉冲信号，通过单位时间内脉冲信号数量即可换算出实时的转速，该转速与车轮周长的乘积即是所述高速小车的线速度；

所述刹车装置采用汽车液压刹车装置改造，人工踩踏液压增压由伺服液压驱动代替，并由伺服电机提供动力，该伺服电机安装在所述高速小车底板的底部；

所述拖动装置用于将所述高速小车及试验箱按照控制要求在一定的长度范围内加速到需要的速度，具体是将连接在所述高速小车下方耳环的线缆套在所述拖动装置的挂钩上，该拖钩在传送带带动下加速向前运动，当到达设定速度后，传送带减速运行至停止，线缆在惯性作用下继续向前运动而自动脱钩；

所述冲击装置用于增加高速冲击时的冲击力，且所述冲击装置的冲击制动采用钢丝绳直接绷紧的制动方式，具体是将所述冲击装置制动辊上的钢丝绳与所述高速小车端部的耳环相连接，所述高速小车运行时拖动钢丝绳自动向前，当运动到钢丝绳的长度时，所述钢丝绳绷紧制动。

2.根据权利要求1所述滑坡试验装置，其特征在于，对所述高速小车内的电气元件供电采用滑触线方式，具体为：

将4根单组滑触线组成供电线路，所述高速小车拖动动触头在滑槽内移动，滑槽固定在电缆沟内。

3.根据权利要求2所述滑坡试验装置，其特征在于，

所述单组滑触线由H型铝合金本体导轨加压V型不锈钢滑接带、PVC绝缘外壳、外置式集电器以及悬吊固定组件组合而成。

4.根据权利要求1所述滑坡试验装置，其特征在于，安装于所述高速小车上的试验箱为顶部与前端敞开式试验箱；或顶部敞开，前端封闭式试验箱。