CN110085109A - 一种联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置。其包括实验水箱和联合斜坡；所述联合斜坡包括方框型的实验架，实验架的顶部设有滑轨，其中设有两根轴，两根轴通过滑架连接；所述轴上设有轴承滑轮；所述滑架下方设有滑板，滑板的左右端各自连接有刻度绳，滑板左右两端连接的刻度绳分别绕过一根轴上的轴承滑轮后各自经变向滑轮连接一卷绳器；所述实验水箱设于滑板下方。本发明可调整滑坡的高度和角度，可模拟各种滑坡涌浪实验。
Description
技术领域
本发明涉及滑坡涌浪物理模拟装置，特别是一种联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置。
背景技术
滑坡涌浪作为具有极端破坏力的次生地质灾害类型之一，常常表现出巨大的影响范围、超高的涌浪高度、巨大的能量等特征，导致其对下游人民生产生活和库岸区域两侧的生态环境、水利设施、居民生活住房及过往船只等产生毁灭性的破坏，并产生令人惊讶和迷惑不解的现象。例如1063年瓦依昂滑坡、2003年千将坪滑坡、2014年福泉小坝发生滑坡灾害、2015年巫山县大宁河区域滑坡等涌浪事件。
地质灾害涌浪具有高度的非线性和复杂性，它是一个工程地质学、地质灾害运动学、水力学、流体动力学等多学科交叉的课题。目前，国内的理论研究和工程实践较少，主要集中在数值模拟，大部分集中在涌浪发生之后根据相关部门的监测数据做验证，精确性还需要进一步深入探讨。同时，由于滑坡涌浪突发性强，事后两岸残留的水体痕迹消失较快，实际测量河道的涌浪数据非常稀少，造成实际案例的涌浪资料有限，研究难度大。对这样一种既复杂、实测资料掌握又较少的研究对象而言，物理相似试验是一个很好的研究方法。采用物理模型试验手段研究滑坡失稳入水、涌浪的生成、传播、库岸雍高与爬坡等问题已经成为水利工程建设和设计者重要的研究方向。因此，开展滑坡涌浪发生机制及其基本参数特征的研究，通过滑坡涌浪预测预判，及时采取适当的工程防范和治理措施，为保障人民的生命和财产安全和防灾减灾决策的制定提供科学依据。
因此，研究一种可靠的滑坡涌浪模拟装置具有重大的作用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置。本发明可调整滑坡的高度和角度，可模拟各种滑坡涌浪实验。
本发明的技术方案：一种联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置，包括实验水箱和联合斜坡；所述联合斜坡包括方框型的实验架，实验架的顶部设有滑轨，其中设有两根轴，两根轴通过滑架连接；所述轴上设有轴承滑轮；所述滑架下方设有滑板，滑板的左右端各自连接有刻度绳，滑板左右两端连接的刻度绳分别绕过一根轴上的轴承滑轮后各自经变向滑轮连接一卷绳器；所述实验水箱设于滑板下方。
前述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置中，所述一根轴上设有至少两个轴承滑轮；所述刻度绳、变向滑轮和卷绳器的数量与轴承滑轮相同。
前述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置中，所述变向滑轮设于实验架的顶部边沿处，所述卷绳器设于实验架的中间。
前述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置中，所述滑架包括外滑杆，外滑杆一头端内设有内滑杆；所述外滑杆和内滑杆通过螺栓连接。
前述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置中，所述轴的两端连接滚动轴承。
前述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置中，所述实验架的底部连接有万向轮。
前述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置中，所述实验水箱上连接有排水龙头。
前述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置中，所述实验水箱中设有捞网。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明可改变滑板的升降、移动和变角，可以模拟滑面临空、接触和入水等多种情况。
2、本发明设置有万向轮，具有可移动性。
3、本发明的结构简单，并且实验视野宽阔。
4、本发明只需利用滑架和卷绳器就可调节刻度绳的工况，进而实现对滑板的调整，操作简单。
5、本发明实验水箱中的水量通过加入量和排出量即可控制。
6、本发明可以通过模型试验厘定斜坡坡度的影响作业，并通过坡度参数的无量纲处理，得出新的涌浪高度经验模型。
7、本发明可以用于开展滑坡涌浪的初始形态及其形态的衰减变化规律方面的研究。
综上所述：本发明可改变滑板的升降、移动和变角，可以模拟滑面临空、接触和入水等多种情况，并且能够改变斜坡坡度、高度、位置、滑距、水深等多种影响滑坡涌浪的影响因子，具有较好的移动性、宽阔的视野性、操作的简易性。此外还可以得出新的涌浪高度经验模型可用于开展滑坡涌浪的初始形态及其形态的衰减变化规律方面的研究。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的俯视图结构示意图；
图3是图1的侧视图结构示意图；；
图4是滑架的结构示意图；
图5是轴的连接结构示意图。
附图中的标记为：1-卷绳器，2-刻度绳，3-变向滑轮，4-滑板，5-万向轮，6-轴承滑轮，7-滑轨，8-滑架，9-滚动轴承，10-可拆卸钢架，11-排水龙头，12-螺栓，13-捞网，14-轴，15-实验架，16-外滑杆，17-内滑杆，18-实验水箱，19-联合斜坡。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置，构成如图1-5所示，包括实验水箱18和联合斜坡19；所述联合斜坡19包括方框型的实验架15，实验架15的顶部设有滑轨7中设有两根轴14，两根轴14通过滑架8连接；所述轴14上设有轴承滑轮6；所述滑架8下方设有滑板4，滑板4的左右端各自连接有刻度绳2，滑板4左右两端连接的刻度绳2分别绕过一根轴14上的轴承滑轮6后各自经变向滑轮3连接一卷绳器1；所述实验水箱18设于滑板4下方。本发明的实验水箱18制作通过焊接的钢制框架和各钢化玻璃板制得，并用玻璃胶封边固牢，其中一各钢化玻璃板上开孔，用于安装排水水龙头11；实验架15为不锈钢制长方体型的框架，焊接得到，不锈钢框架底部的钢制杆可设置为可拆卸结构，其上设置可刹车万向轮用于固定联合斜坡19。
本实验装置使用时：将实验水箱18放入联合斜坡19的内部并固定实验水箱18，通过给水装置或人工向实验水箱18中通水，观察实验水箱18中水位，达到实验水位要求后停止加水。固定联合斜坡19的位置，然后结合影响滑坡涌浪的各类因素，通过改变刻度绳2的长度，滑架8的位置实现不锈钢制滑板4的升降和角度变化，即可使实现滑体用滑板4上下滑至盛有水的实验水箱18中，实验过程中于实验水箱18前方布置摄像装置，记录滑坡涌浪的全过程即可得到模拟结果，用于后续分析。
其调整不锈钢制滑板4的具体过程和原理是：通过卷绳器1收刻度绳2或放长与滑板4连接的刻度绳2，从而可调整滑板4的高低，通过调整滑板4两侧的刻度绳2的长度，即可调整滑板4的斜度和高度。也可以通过伸缩滑架8的长度来调整两根轴14和其上的轴承滑轮6之间的距离和位置，从而调整滑板4的位置。通过两种调整方式的配合即可实现对滑板4的各种调整，从而模拟各种情况下的滑坡涌浪实验。
所述一根轴14上设有至少两个轴承滑轮6；所述刻度绳2、变向滑轮3和卷绳器1的数量与轴承滑轮6相同。轴14上至少连接有两组由刻度绳2绕过的结构，如此可更稳定的调整轴14的位置，刻度绳2的长度，即调整滑板4的状态。
所述变向滑轮3设于实验架15的顶部边沿处，所述卷绳器1设于实验架15的中间。变向滑轮3用于刻度绳2的变相。卷绳器1是用于圈刻度绳2的的装置，可为任何形状，卷绳器1固定连接实验架15。
所述滑架8包括外滑杆16，外滑杆16一头端内设有内滑杆17；所述外滑杆16和内滑杆17通过螺栓12连接。外滑杆16和内滑杆17之间可进行滑动，通过螺栓12固定或放松。螺栓12包括有螺母等配套组件。
所述轴14的两端连接滚动轴承9。轴14的两端活动连接滚动轴承9便于其在滑轨7中移动调整位置。
所述实验架15的底部连接有万向轮5。万向轮5带刹车，其结构类似办公室座椅下滚轮结构。
所述实验水箱18上连接有排水龙头11。排水龙头11用于实验水箱18实验结束后排水。
所述实验水箱18中设有捞网13。捞网13优选为不锈钢制，其可拆卸，可只在做散体滑体实验时再放入实验水箱18中。捞网13的设置便于捞出滑落在实验水箱18中的实验滑体。
Claims (8)
1.一种联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置，其特征在于：包括实验水箱（18）和联合斜坡（19）；所述联合斜坡（19）包括方框型的实验架（15），实验架（15）的顶部设有滑轨（7）其中设有两根轴（14），两根轴（14）通过滑架（8）连接；所述轴（14）上设有轴承滑轮（6）；所述滑架（8）下方设有滑板（4），滑板（4）的左右端各自连接有刻度绳（2），滑板（4）左右两端连接的刻度绳（2）分别绕过一根轴（14）上的轴承滑轮（6）后各自经变向滑轮（3）连接一卷绳器（1）；所述实验水箱（18）设于滑板（4）下方。
2.根据权利要求1所述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置，其特征在于：所述一根轴（14）上设有至少两个轴承滑轮（6）；所述刻度绳（2）、变向滑轮（3）和卷绳器（1）的数量与轴承滑轮（6）相同。
3.根据权利要求1所述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置，其特征在于：所述变向滑轮（3）设于实验架（15）的顶部边沿处，所述卷绳器（1）设于实验架（15）的中间。
4.根据权利要求1所述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置，其特征在于：所述滑架（8）包括外滑杆（16），外滑杆（16）一头端内设有内滑杆（17）；所述外滑杆（16）和内滑杆（17）通过螺栓（12）连接。
5.根据权利要求1所述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置，其特征在于：所述轴（14）的两端连接滚动轴承（9）。
6.根据权利要求1所述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置，其特征在于：所述实验架（15）的底部连接有万向轮（5）。
7.根据权利要求1所述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置，其特征在于：所述实验水箱（18）上连接有排水龙头（11）。
8.根据权利要求1所述的联合移动、升降和变角的滑坡涌浪物理模拟实验装置，其特征在于：所述实验水箱（18）中设有捞网（13）。
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