CN114778435A - 一种用于模拟岩石块体滑动的实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于模拟岩石块体滑动的实验装置，属于地质灾害防治技术领域。包括可变角度的岩石块体滑落平台、滑落面板、置物调节装置；所述滑落面板设置在所述可变角度的岩石块体滑落平台上；所述可变角度的岩石块体滑落平台包括相对布置的第一面板、第二面板以及设置在所述第一面板与所述第二面板之间的第一角度调节装置。所述置物调节装置包括布置在岩石两侧的侧向挡板、设置于侧向挡板内的轴、设置于所述轴上的滚珠轴承以及设置于所述滚珠轴承两端的垫套。本发明能够充分模拟岩石块体中结构面的产状、表面形态、张开度及填充度情况，判别结构面多参数作用下岩石块体沿着平面滑动及楔形体沿着双面滑动的运动状态。

Description

一种用于模拟岩石块体滑动的实验装置
技术领域
本发明属于地质灾害防治技术领域，涉及一种用于模拟岩石块体滑动的实验装置。
背景技术
岩石经历了漫长的地质构造作用，其内部具有各种规模的不连续面，也称结构面。结构面在岩体稳定性评价中扮演了至关重要的角色，结构面的力学性质明显弱于完整岩体，极大的威胁着工程岩体的稳定性，且随着结构面组合形式不同，可以和边坡的坡面构成组合形式不同、失稳模式各异的危岩体，进而对道路、桥梁、房屋等工程建设及人民生命财产安全造成威胁。
结构面对岩体稳定性的影响因素包括产状、表面形态、张开度及填充情况等多参数信息，目前关于岩石块体滑动的实验研究多侧重于模拟结构面产状，缺少模拟结构面表面形态、张开度及填充情况等多参数共同作用下的岩石块体滑动方面的实验研究，这些结构面多参数信息对岩石块体滑动的影响机制尚未充分探讨。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于模拟岩石块体滑动的实验装置，通过模拟结构面的产状、粗糙度、张开度及填充情况，探究其对岩石块体滑动的影响机制。该装置能够充分模拟岩石块体中结构面的产状、表面形态、张开度及填充度情况，判别结构面多参数作用下岩石块体沿着平面滑动及楔形体沿着双面滑动的运动状态。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于模拟岩石块体滑动的实验装置，包括可变角度的岩石块体滑落平台、滑落面板、置物调节装置；所述滑落面板设置在所述可变角度的岩石块体滑落平台上；所述置物调节装置设置在所述滑落面板上；所述可变角度的岩石块体滑落平台包括相对布置的第一面板、第二面板以及设置在所述第一面板与所述第二面板之间的第一角度调节装置，所述第一角度调节装置用于调节所述第一面板与所述第二面板之间的相对位置及倾角；所述置物调节装置包括沿岩石滑动方向的主滑向布置在岩石两侧的侧向挡板、设置于侧向挡板内的轴、设置于所述轴上的滚珠轴承以及设置于所述滚珠轴承两端的垫套，两个所述置物调节装置之间通过悬停支架相连。
可选的，所述第一角度调节装置包括杆体、设置在杆体两端的第一支脚及支撑墩、以及设置在杆体上的滑动单元；所述滑动单元包括与所述杆体固定设置的第二支脚、沿所述杆体轴向活动设置在所述杆体上的滑套以及连接所述第二支脚及所述滑套的传动杆。
可选的，所述滑套包括中空的套管以及用于固定所述套管位置的固定单元。
可选的，所述固定单元为螺母，所述杆体上带有螺纹。
可选的，还包括用于放置所述可变角度的岩石块体滑落平台的承重底板，所述承重底板通过第二角度调节装置与所述可变角度的岩石块体滑落平台相连；所述第二角度调节装置结构与所述第一角度调节装置结构相同。
可选的，所述第二角度调节装置与所述第一角度调节装置在所述滑落面板上的投影垂直交叉布置。
可选的，所述置物调节装置通过螺钉固定在所述滑落面板及所述第二面板上。
可选的，所述侧向挡板上设有与所述滚珠轴承相配合的矩形槽、以及与所述轴相配合的孔槽。
可选的，还包括位移监测装置，所述位移监测装置包括位移表及摄像头，所述位移表设置在所述侧向挡板的一侧，所述摄像头设置在所述侧向挡板的上方。
可选的，所述位移监测装置还包括逆向刻度尺贴纸，所述逆向刻度值贴纸沿岩石的主滑向设置于所述侧向挡板的前方。
本发明的有益效果在于：
1.本发明提出的用于模拟岩石块体滑动的实验装置可以模拟多种尺寸的岩石块体沿着单一结构面的滑动破坏，且可以通过调节装置模拟结构面的产状、表面形态、张开度及填充情况，通过位移监控装置精确判断岩石块体的运动状态；
2.本装置可以模拟多种尺寸的楔形体沿着双结构面的滑动破坏，可以通过将两个本装置的对称拼接分别模拟每条结构面的产状、表面形态、张开度及填充情况，通过位移监控装置精确判断楔形体的运动状态；
3.本装置可以模拟岩石块体侧向边界条件，根据实际工程岩体边界状态，通过调节侧向挡板的方向可以改变岩石块体的滑动方向；
4.本装置具备模块化优势，根据实际岩石材料组装操作方便，可以多次循环利用，制作成本价廉。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明的侧视图；
图2为本发明的俯视图。
附图标记：1-承重底板、2-滑落面板、3-第一面板、4-第二面板、5-支撑墩、6-支脚、7-杆体、8-套管、9-螺母、10-传动杆、11-侧向挡板、12-螺钉、13-轴、14-滚珠轴承、15-垫套、16-悬停支架、17-凹槽、18-矩形槽、19-位移表、20-高清监控摄像头、21-逆向刻度尺贴纸。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图2，为一种用于模拟岩石块体滑动的实验装置，包括承重底板1、可变角度的岩石块体滑落平台、滑落面板2、置物调节装置及位移监测装置。所述可变角度的岩石块体滑落平台设于承重底板1之上，所述滑落面板2设于可变角度的岩石块体滑落平台之上，且滑落面板2设有与螺钉配合的螺纹孔，所述置物调节装置设于滑落面板2之上，所述位移监测装置设于置物调节装置右侧。
所述可变角度的岩石块体滑落平台包括角度调节装置、第一面板3及第二面板4组成。所述角度调节装置包括支撑墩5、第一支脚6、杆体7、套管8、螺母9及传动杆10组成。所述杆体7连接支撑墩5和第一支脚6，所述支撑墩5设于杆体7右侧，底部固定于底板上，所述第一支脚6设于杆体7左侧，底部连接于底板上，顶部铰接上层面板，所述套管8设于杆体7上，右侧设有螺母9，顶部与第二支脚固定，所述传动杆10通过第一支脚6与套管8和上层面板相连。所述第一面板3与所述承重底板1之间前后对称设有两组所述角度调节装置，所述第二面板4设有与螺钉12配合的螺纹孔，且第二面板4与所述第一面板3之间左右对称设有两组所述角度调节装置。
所述置物调节装置包括侧向挡板11、螺钉12、轴13、滚珠轴承14、垫套15、悬停支架16。所述侧向挡板设于滑落面板2之上，且分别布置在岩石块体两侧，与主滑向平行布置。所述侧向挡板11左侧设有与悬停支架配合的凹槽17，侧向挡板11中间设有与滚珠轴承配合的矩形槽18，侧向挡板11上方设有与垂向轴13相配合的孔槽，侧向挡板11下方设有与螺钉12配合的螺纹孔。所述螺钉12设于第二面板4之下，分别将侧向挡板11的左右两端固定于第二面板4及滑落面板2之上。所述轴13设于侧向挡板11内，所述滚珠轴承14设于轴13上，所述垫套15设于滚珠轴承14两端，所述悬停支架16设于侧向挡板11左侧凹槽17内。
所述位移监测装置包括位移表19、高清监控摄像头20、逆向刻度尺贴纸21。所述位移表19设于侧向挡板11右侧，所述高清摄像头20设于侧向挡板11上方，所述逆向刻度尺贴纸21设于侧向挡板11前方，且保持刻度尺走向与岩石块体主滑向一致。
根据模拟的实际工程岩体结构面产状、表面形态、张开度及填充情况，通过角度调节装置调整滑落面板2的平面产状，可调节第一支脚6的角度和转动套管8右侧螺母9使套管固定，使滑落面板2表面产状与实际结构面产状相同，加工制作工程岩体相似材料岩石块体底面与相似材料滑落面板2表面的形态模拟结构面起伏度，对相似材料岩石块体底面与相似材料滑落面板2表面进行抛光模拟结构面粗糙度，通过在滑落面板2上铺贴不同厚度相似材料填充物调节结构面的张开度及填充程度，根据岩石块体大小，在滑落面板2上方通过螺钉12固定侧向挡板11可以调整岩石块体在平面上的滑动方向，通过在侧向挡板11上布置的滚珠轴承14可减小侧向挡板11对岩石块体摩擦作用的影响，当岩石块体放置于滑落面板2时，通过布置在岩石块体两侧的侧向挡板11凹槽17中的悬停支架16使岩石块体保持初始静止状态，随后布置位移表19使其测量端接触到岩石块体，且将其固定于下方滑落面板2，将逆向刻度尺贴纸21贴于滑落面板2上方，且在平行于侧向挡板11方向，将高清监控摄像头20布于岩石块体上方，随后从侧向挡板11的凹槽17中快速撤出悬停支架16，利用高清监控摄像头20监测不同时刻位移表19的读数和岩石块体与逆向刻度尺贴纸21间的错动距离，判定岩石块体的稳定情况。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于模拟岩石块体滑动的实验装置，其特征在于：包括可变角度的岩石块体滑落平台、滑落面板、置物调节装置；所述滑落面板设置在所述可变角度的岩石块体滑落平台上；所述置物调节装置设置在所述滑落面板上；
所述可变角度的岩石块体滑落平台包括相对布置的第一面板、第二面板以及设置在所述第一面板与所述第二面板之间的第一角度调节装置，所述第一角度调节装置用于调节所述第一面板与所述第二面板之间的相对位置及倾角；
所述置物调节装置包括沿岩石滑动方向的主滑向布置在岩石两侧的侧向挡板、设置于侧向挡板内的轴、设置于所述轴上的滚珠轴承以及设置于所述滚珠轴承两端的垫套，两个所述置物调节装置之间通过悬停支架相连。
2.根据权利要求1所述的用于模拟岩石块体滑动的实验装置，其特征在于：所述第一角度调节装置包括杆体、设置在杆体两端的第一支脚及支撑墩、以及设置在杆体上的滑动单元；所述滑动单元包括与所述杆体固定设置的第二支脚、沿所述杆体轴向活动设置在所述杆体上的滑套以及连接所述第二支脚及所述滑套的传动杆。
3.根据权利要求2所述的用于模拟岩石块体滑动的实验装置，其特征在于：所述滑套包括中空的套管以及用于固定所述套管位置的固定单元。
4.根据权利要求3所述的用于模拟岩石块体滑动的实验装置，其特征在于：所述固定单元为螺母，所述杆体上带有螺纹。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于模拟岩石块体滑动的实验装置，其特征在于：还包括用于放置所述可变角度的岩石块体滑落平台的承重底板，所述承重底板通过第二角度调节装置与所述可变角度的岩石块体滑落平台相连；所述第二角度调节装置结构与所述第一角度调节装置结构相同。
6.根据权利要求5所述的用于模拟岩石块体滑动的实验装置，其特征在于：所述第二角度调节装置与所述第一角度调节装置在所述滑落面板上的投影垂直交叉布置。
7.根据权利要求1所述的用于模拟岩石块体滑动的实验装置，其特征在于：所述置物调节装置通过螺钉固定在所述滑落面板及所述第二面板上。
8.根据权利要求1所述的用于模拟岩石块体滑动的实验装置，其特征在于：所述侧向挡板上设有与所述滚珠轴承相配合的矩形槽、以及与所述轴相配合的孔槽。
9.根据权利要求1所述的用于模拟岩石块体滑动的实验装置，其特征在于：还包括位移监测装置，所述位移监测装置包括位移表及摄像头，所述位移表设置在所述侧向挡板的一侧，所述摄像头设置在所述侧向挡板的上方。
10.根据权利要求9所述的用于模拟岩石块体滑动的实验装置，其特征在于：所述位移监测装置还包括逆向刻度尺贴纸，所述逆向刻度值贴纸沿岩石的主滑向设置于所述侧向挡板的前方。
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