CN108225707B - 岩土工程边坡危岩落石现场试验的发射装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩土工程边坡危岩落石现场试验的发射装置，包括行走机构，所述行走机构上设置有可转动平台，所述可转动平台上设置有多个推力器，所述推力器内设置有填充石块的空间，通过调整推力器的功率实现对落石发射初速度的调节，通过调节可转动平台的方位实现对落石初始发射角度的调节；可转动平台上方安装摄像头，记录下实验过程中落石的轨迹，对边坡以及被动防护网造成的影响，完成对落石散布范围的量测。本发明解决了以前试验中的诸多不便，通过改变推力器的功率大小并结合测力传感器实时显示，实现初速度的控制，既精确又方便。

Description

岩土工程边坡危岩落石现场试验的发射装置及方法

技术领域

本发明涉及一种岩土工程边坡危岩落石现场试验的发射装置及方法。

背景技术

随着我国岩土工程的蓬勃发展，很多工程面临危岩体崩塌落石的威胁。尤其在西南多山地区，危岩体是潜在的崩塌体，其存在环境一般为：坡体陡峭，坡体内裂隙发育,坡体表面有裂缝或塌陷现象，岩体结构不完整等。危岩体崩塌落石随时可能发生，对沿线工程造成巨大的危害。

针对危岩体落石的处置办法，最主要的方法即为采用被动柔性防护网进行防护，而落石的运动范围，分布规律以及对坡体及防护网的影响便成了重点研究的问题，主要以现场试验的方式实现。

目前国内外的危岩落石现场试验研究较少，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塌落运动规律的研究却极为少见，与真实状态下的落石滚动差距较大，研究结果精度也有待提高，也没有较成型的试验装置，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，以往的试验装置亟待改进。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种岩土工程边坡危岩落石现场试验的发射装置及方法，本发明有效保证了现场试验精度，提高试验效率，大大方便了试验操作。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种岩土工程边坡危岩落石现场试验的发射装置，包括行走机构，所述行走机构上设置有可转动平台，所述可转动平台上设置有多个推力器，所述推力器内设置有填充石块的空间，通过调整推力器的功率实现对落石发射初速度的调节，通过调节可转动平台的方位实现对落石初始发射角度的调节；

所述可转动平台上方安装摄像头，记录下实验过程中落石的轨迹，对边坡以及被动防护网造成的影响，完成对落石散布范围的量测。

进一步的，所述可转动平台上设置有力传感器，获得石块的重力及发射时落石所受的推力。

进一步的，所述可转动平台设设置有机械手臂，可实现石块的自动装填。

进一步的，所述行走机构采用履带式底盘，驱动力大，可大大提高爬坡越障能力及装置稳定性。

进一步的，所述推力器赋予石块初速度，通过控制推力大小进行不同高度下落石的简单模拟。

基于上述装置的工作方法，通过调整推力器的功率实现对落石发射初速度的调节，通过调节可转动圆盘的方位实现落石初始发射角度的调节，进行落石实验，获得石块的重力及发射时落石所受的推力并记录下实验过程中落石的轨迹，对边坡以及被动防护网造成的影响，完成对落石散布范围的量测，并获得该区域被动防护网的设计参数。

根据落石的散落范围及被动防护网对落石冲击的响应，调整防护网的设计参数，使得防护网能够对边坡起到防护作用，同时根据冲击响应程度对落石的发生进行预警。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明解决了以前试验中的诸多不便，通过改变推力器的功率大小并结合测力传感器实时显示，实现初速度的控制，既精确又方便。

2)通过改变转动圆盘的方位来调整落石初始发射角度，与落石滚动的自然状态更加接近。

3)底部采用履带式底盘，驱动力大，可大大提高爬坡越障能力及装置稳定性，在人工简单操作下便可以到达边坡顶部，工作平台上安装一队机械手臂，可实现石块的自动装填，大大减小了人力的消耗。

4)数字摄像头的布设可以较为精确地记录落石的运动轨迹及散布范围，完成对散布范围和防护网冲击变形的量测。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的安装状态示意图；

图3为本发明的机械手臂结构示意图；

图4为本发明发射仓结构示意图；

其中1推力器；2混凝土试块；3可转动圆盘；4履带式底盘；5机械手臂；6数字摄像头；7工作平台；8发射仓；9控制盒。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中在轮胎模具上设置排气孔，轮胎模具中的空气经过该排气孔直接排出的排气方案在将空气排出轮胎模具的过程中，用来形成轮胎的流体或半流体状态的橡胶材料也会从该排气孔中被挤出一部分。这些被挤出的橡胶材料会在轮胎胎胚上形成胶毛，需要提供额外的工序来将形成在轮胎上的胶毛去除，使得轮胎的制造工序变得复杂的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种排气装置及轮胎模具。

如图1所示，一种用于岩土工程边坡危岩落石现场试验的新型发射装置及使用方法，主要包括1推力器，3可转动圆盘，4履带式底盘，5机械手臂，6数字摄像头，8发射仓，9控制盒。其中发射仓8置于可转动圆盘3上，其后安装推力器1，整体安置在工作平台7上，混凝土试块2填于发射仓8内。通过可转动圆盘3的转动和推力器1的推动，实现混凝土试块2按照特定方向特定初速度的发射。

装置安装三个相同的推力器1，用于同时发射三个混凝土试件2，通过调整推力器1的功率实现对落石发射初速度的调节；其下安置可转动圆盘3，通过调节可转动圆盘3的方位实现落石初始发射角度的调节；底部采用履带式底盘4，驱动力大，可大大提高爬坡越障能力及装置稳定性；工作平台7下部安装测力传感器，可以获得石块的重力及发射时落石所受的推力；工作平台7上安装一队机械手臂，可实现石块的自动装填；平台7上方安装一对数字摄像头6，可以记录下实验过程中落石的轨迹，对边坡以及被动防护网造成的影响，完成对落石散布范围的量测，并获得该区域被动防护网的设计参数，综合分析可以达到对危岩落石预测预警的目的。

可同时发射三个混凝土试件2，每组试件可分别将质量、形状、初速度等作为单一控制变量，满足现场试验的要求。

初速度的大小的调节通过改变推力器1功率实现，通过控制速度变化也可以模拟不同高度下落石的现场试验。

发射仓下安装可转动圆3盘，通过转动圆盘方位的调节改变落石的初始发射角度，研究不同初始角度下石块滚落的分布规律。

采用履带式底盘4可以方便该装置爬升到边坡任意位置，使得该装置灵活性及稳定性大大提高。

工作平台7下安装测力传感器，可以获得石块重力及发射时的推力，用于分析落石速度与防护网所受冲击力之间的规律。

采用一对机械手臂5，可以实现任意大小石块的自动装填，减少人力的耗费。

平台上方安装一对数字摄像头6，方便记录落石轨迹，及落石对边坡和防护网的影响，完成对落石散布范围的大致量测，通过对落石各项参数及运动轨迹的分析可以获得被动防护网的设计参数。综合分析，可以达到对危岩落石预测预警的目的。

一种用于岩土工程边坡危岩落石现场试验的新型发射装置，其操作方法包括以下几步：

(1)将该落石发射装置通过自爬升安置在边坡顶部，于坡顶放置按照试验要求事先制作好的一定规格的混凝土试件，做好固定工作。

(2)根据实验要求通过控制机械手臂5将试件自动装填入发射仓，打开系统控制主机并打开数字摄像头。

(3)根据实验要求调整可转动圆盘3，改变初始运动角度。

(4)启动电源调整推力器1功率，调节发射速度，使试件沿固定方向和以一定初速度开始滚落。

(5)系统控制主机自动采集并记录试块重力及发射杆的推动力。

(6)数字摄像头6记录下滚落全过程，并观测边坡及防护网的变化。

(7)更换试块并改变初速度和初始角度，重复进行上述实验

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

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 (4)

1.一种岩土工程边坡危岩落石现场试验的发射装置，其特征是：包括行走机构，所述行走机构上设置有可转动平台，所述可转动平台上设置有多个推力器，所述推力器内设置有填充石块的空间，通过调整推力器的功率实现对落石发射初速度的调节，通过调节可转动平台的方位实现对落石初始发射角度的调节；

所述可转动平台上方安装摄像头，记录下实验过程中落石的轨迹，对边坡以及被动防护网造成的影响，完成对落石散布范围的量测；

所述可转动平台上设置有力传感器，获得石块的重力及发射时落石所受的推力；

通过对落石各项参数及运动轨迹的分析获得被动防护网的设计参数，达到对危岩落石预测预警的目的；

所述可转动平台上设置有机械手臂，可实现石块的自动装填；

所述行走机构采用履带式底盘，驱动力大，可提高爬坡越障能力及装置稳定性。

2.如权利要求1所述的一种岩土工程边坡危岩落石现场试验的发射装置，其特征是：所述推力器赋予石块初速度，通过控制推力大小进行不同高度下落石的简单模拟。

3.基于如权利要求1-2中任一项所述的装置的工作方法，其特征是：通过调整推力器的功率实现对落石发射初速度的调节，通过调节可转动平台的方位实现落石初始发射角度的调节，进行落石实验，获得石块的重力及发射时落石所受的推力并记录下实验过程中落石的轨迹，对边坡以及被动防护网造成的影响，完成对落石散布范围的量测，并获得该区域被动防护网的设计参数。

4.如权利要求3所述的工作方法，其特征是：根据落石的散落范围及被动防护网对落石冲击的响应，调整被动防护网的设计参数，使得被动防护网能够对边坡起到防护作用，同时根据冲击响应程度对落石的发生进行预警。

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