CN115050256B - 可改变曲率及坡度的滑坡模型装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于岩土工程滑坡试验模型技术领域，公开了可改变曲率及坡度的滑坡模型装置，包括底座、连接轴、变形板和刚性板，底座开设有凹槽，底座连接有多件铰支座，多件铰支座分别连接有第一油压千斤顶、第二油压千斤顶和第三油压千斤顶，第一油压千斤顶和第二油压千斤顶的伸缩上端均连接有连接环，变形板连接有第一连接套管；刚性板有四件，两两刚性板之间转动连接，刚性板连接有第二连接套管；本发明解决了现有的滑坡模拟装置为固定角度和滑床为平面的滑坡模型，每进行一次试验均需要拆解和组装模型，不仅费时、费力、成本高昂，而且还会导致试验数据准确性低的问题，适用于岩土滑坡的模拟试验。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程滑坡试验模型技术领域，具体为一种可改变曲率及坡度的滑坡模型装置。
背景技术
滑坡是山区频发的一种地质灾害，其在雨季或地震中都会发生高频率岩土滑坡事件，由于岩土滑坡具有一定的破坏能力，因此对滑坡进行防治是具有重要意义的。岩土滑坡的活动强度，主要与滑坡的高度、滑移速度及其滑坡的位置有关，并且对于滑坡一般讲，滑坡体的位置越高、体积越大、移动速度越快和移动距离则越远，则滑坡活动强度也就越高，危害程度也就越大。
室内相似模型试验是岩土滑坡工程问题常用的研究方法，因其试验对象的主要参数可根据研究需要灵活设置、突出所研究问题的主导因素、尺寸比原型缩小，而且节省人力与物力等诸多优点，一直是滑坡工程研究中主要的作用方法之一。现有的滑坡模型模拟装置多是固定角度和滑床为平面的滑坡模型，当需要重新设置滑坡形状时，就需要拆卸废弃上一次的模型，重新组装新的模型，不仅费时费力，会造成大量的材料浪费，增加成本；而且还会因为组装模拟装置带来的误差，导致模拟实验得到的试验数据准确性低。
发明内容
本发明意在提供一种可改变曲率及坡度的滑坡模型装置，以解决现有的滑坡模拟装置为固定角度和滑床为平面的滑坡模型，每进行一次试验均需要拆解和组装模型，不仅费时、费力、成本高昂，而且还会导致试验数据准确性低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
可改变曲率及坡度的滑坡模型装置，包括底座、连接轴、变形板和刚性板，所述底座上侧的左右两端对称连接有多个铰支座，多个铰支座分别连接有第一油压千斤顶、第二油压千斤顶和第三油压千斤顶，所述第一油压千斤顶设于所述底座的最前侧，所述第一油压千斤顶与最前侧的铰支座固定连接，所述第三油压千斤顶设于所述底座的最后侧，所述第三油压千斤顶与最后侧的铰支座转动连接，所述第二油压千斤顶设于所述第一油压千斤顶和所述第三油压千斤顶之间，所述第二油压千斤顶与中间的铰支座转动连接，所述第一油压千斤顶和所述第二油压千斤顶的伸缩上端均连接有连接环，所述第三油压千斤顶的伸缩上端与所述第二油压千斤顶转动连接，所述变形板连接有第一连接套管，所述变形板利用所述连接轴穿设于所述第一连接套管与所述连接环连接以用于改变滑坡模型的曲率；所述刚性板有多件，两两所述刚性板之间转动连接，所述刚性板连接有第二连接套管，所述刚性板利用所述连接轴穿设于所述第二连接套管与所述连接环连接以用于改变滑坡模型的坡度。
进一步地，所述第一油压千斤顶和所述第三油压千斤顶均设有一对，所述第二油压千斤顶设有四对，四对所述第二油压千斤顶在所述底座上均匀设置。
进一步地，两两所述铰支座之间的距离均为40～45cm，所述第二油压千斤顶和所述第三油压千斤顶在铰支座上前后转动的范围为：-45°～45°。
进一步地，所述连接轴通过螺纹连接有用于限制其在所述连接环的轴向运动的限位螺帽。
进一步地，两两所述刚性板之间通过蝴蝶铰页转动连接。
进一步地，所述底座开设有用于放置砂土以提高其稳定性的凹槽。
进一步地，所述连接环为外径10cm、内径8cm的钢圆环，所述连接轴为直径7.8cm的垂直实心钢杆，所述第一连接套管和所述第二连接套管均为外径10cm、内径8cm的空心钢管，所述变形板为长2m、宽1m、厚0.5cm的钢板，所述刚性板为长44cm、宽100cm、厚8cm的硬质钢板。
技术方案的原理及有益效果是：
本发明提供了一种可改变曲率及坡度的滑坡模型装置，整体组成部分简单、操作简单，利用油压千斤顶的伸缩带动变形板的弯曲模拟出不同曲率的滑坡、油压千斤顶的伸缩带动刚性板的转动模拟出不同坡度的滑坡，有效扩大了试验范围，而且实验过程中转动平顺，实验器材不易损坏，可多次重复使用，试验成本低，避免了一次实验拆装一次实验装置导致的装配误差，引起模拟实验数据准确性低的，即试验得到的数据准确。
附图说明
图1为本发明可改变曲率及坡度的滑坡模型装置的结构示意图；
图2为本发明可改变曲率及坡度的滑坡模型装置铰支座连接油压千斤顶的结构示意图；
图3为本发明可改变曲率及坡度的滑坡模型装置利用连接轴连接试验板的结构示意图；
图4为本发明可改变曲率及坡度的滑坡模型装置变形板连接第一连接套管的结构示意图；
图5为本发明可改变曲率及坡度的滑坡模型装置刚性板连接第二连接套管的结构示意图；
图6为本发明可改变曲率及坡度的滑坡模型装置底座开设凹槽的结构示意图；
图7为本发明可改变曲率及坡度的滑坡模型装置改变曲率后利用试验土体进行试验的示意图；
图8为本发明可改变曲率及坡度的滑坡模型装置改变坡度后利用试验土体进行试验的示意图；
附图中的对应标记的名称为：
底座1、铰支座2、第一油压千斤顶3、第二油压千斤顶4、第三油压千斤顶5、连接环6、连接轴7、凹槽8、第一连接套管9A、第二连接套管9B、变形板10A、刚性板10B、试验土体11。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
如图1至图8所示，可改变曲率及坡度的滑坡模型装置，包括底座1、连接轴7、变形板10A和刚性板10B，底座1开设有凹槽8，凹槽8内填充有砂土以提高底座1的稳定性，底座1上侧的左右两端对称连接有六对铰支座2，相邻一对铰支座2的距离为43cm，最前侧一对的铰支座2固定连接有第一油压千斤顶3，最后侧一对铰支座2转动连接有第三油压千斤顶5，中间四对铰支座2转动连接有第二油压千斤顶4，第二油压千斤顶4和第三油压千斤顶5在铰支座2上前后转动的范围为：-45°～45°，第一油压千斤顶3和第二油压千斤顶4的伸缩上端均连接有连接环6，连接环6为外径10cm、内径8cm的钢圆环，第三油压千斤顶5的伸缩上端与第二油压千斤顶4的侧壁转动连接，变形板10A为长2m、宽1m、厚0.5cm的钢板，变形板10A的下侧焊接有第一连接套管9A，第一连接套管9A为外径10cm、内径8cm水平空心钢管，连接轴7为直径7.8cm的实心钢杆，变形板10A利用连接轴7穿设于第一连接套管9A与连接环6连接以用于改变滑坡模型的曲率；刚性板10B为长44cm、宽100cm、厚8cm的硬质钢板，刚性板10B有四件，两两刚性板10B之间通过蝴蝶铰页转动连接，刚性板10B的下侧焊接有第二连接套管9B，第二连接套管9B也为外径10cm、内径8cm水平空心钢管，刚性板10B利用连接轴7穿设于第二连接套管9B与连接环6连接以用于改变滑坡模型的坡度；连接轴7的左右两端通过螺纹连接有用于限制变形板10A或者刚性板10B在连接环6的轴向运动的限位螺帽。
具体实施过程如下：
在使用本试验模型调节滑坡的曲率时，将变形板10A下侧的第一连接套管9A与连接环6的孔对齐，连接轴7依次穿过左侧连接环6、第一连接套管9A和右侧连接环6，并在连接轴7的两端利用螺纹连接限位螺帽，避免连接轴7意外滑脱，然后控制第二油压千斤顶4和第三油压千斤顶5的伸缩长度，四对第二油压千斤顶4和一对第三油压千斤顶5的伸缩长度均不相同，第二油压千斤顶4从第一油压千斤顶3向第三油压千斤顶5的伸缩长度逐渐变长(第一油压千斤顶3伸缩高度为30cm，第二油压千斤顶4的伸缩高度依次为：55cm、80cm、105cm和130cm)，第三油压千斤顶5最后侧的第二油压千斤顶4下端相连接，帮助其受力稳定，使得变形板10A的曲率发生改变，在其上表面铺洒试验土体11得到该曲率下的滑坡试验；
使用本试验模型调节滑坡的坡度时，先将上述的变形板10A拆卸下来，然后同样的利用其下侧的第二连接套管9B与连接环6的孔对齐，连接轴7依次穿过左侧连接环6、第二连接套管9B和右侧连接环6，并在连接轴7的两端利用螺纹连接限位螺帽，避免连接轴7意外滑脱，接着如上述一样调节第一油压千斤顶3和第二油压千斤顶4的伸缩长度，使得四件刚性板10B之间的坡度发生改变，在其上表面铺洒试验土体11得到该坡度下的滑坡试验；
需要重复多次试验，根据实验需要切换变形板10A或者刚性板10B即可，控制多件油压千斤顶的不同伸缩长度即可改变变形板10A的曲率大小或刚性板10B的坡度大小。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (7)
1.可改变曲率及坡度的滑坡模型装置，其特征在于：包括底座、连接轴、变形板和刚性板，所述底座上侧的左右两端对称连接有多个铰支座，多个铰支座分别连接有第一油压千斤顶、第二油压千斤顶和第三油压千斤顶，所述第一油压千斤顶设于所述底座的最前侧，所述第一油压千斤顶与最前侧的铰支座固定连接，所述第三油压千斤顶设于所述底座的最后侧，所述第三油压千斤顶与最后侧的铰支座转动连接，所述第二油压千斤顶设于所述第一油压千斤顶和所述第三油压千斤顶之间，所述第二油压千斤顶与中间的铰支座转动连接，所述第一油压千斤顶和所述第二油压千斤顶的伸缩上端均连接有连接环，所述第三油压千斤顶的伸缩上端与所述第二油压千斤顶转动连接，所述变形板连接有第一连接套管，所述变形板利用所述连接轴穿设于所述第一连接套管与所述连接环连接以用于改变滑坡模型的曲率；所述刚性板有多件，两两所述刚性板之间转动连接，所述刚性板连接有第二连接套管，所述刚性板利用所述连接轴穿设于所述第二连接套管与所述连接环连接以用于改变滑坡模型的坡度。
2.根据权利要求1所述的可改变曲率及坡度的滑坡模型装置，其特征在于：所述第一油压千斤顶和所述第三油压千斤顶均设有一对，所述第二油压千斤顶设有四对，四对所述第二油压千斤顶在所述底座上均匀设置。
3.根据权利要求2所述的可改变曲率及坡度的滑坡模型装置，其特征在于：两两所述铰支座之间的距离均为40～45cm，所述第二油压千斤顶和所述第三油压千斤顶在铰支座上前后转动的范围为：-45°～45°。
4.根据权利要求1所述的可改变曲率及坡度的滑坡模型装置，其特征在于：所述连接轴通过螺纹连接有用于限制其在所述连接环的轴向运动的限位螺帽。
5.根据权利要求1所述的可改变曲率及坡度的滑坡模型装置，其特征在于：两两所述刚性板之间通过蝴蝶铰页转动连接。
6.根据权利要求1所述的可改变曲率及坡度的滑坡模型装置，其特征在于：所述底座开设有用于放置砂土以提高其稳定性的凹槽。
7.根据权利要求1所述的可改变曲率及坡度的滑坡模型装置，其特征在于：所述连接环为外径10cm、内直径8cm的钢圆环，所述连接轴为直径7.8cm的垂直实心钢杆，所述第一连接套管和所述第二连接套管均为外径10cm、内径8cm的空心钢管，所述变形板为长2m、宽1m、厚0.5cm的钢板，所述刚性板为长44cm、宽100cm、厚8cm的硬质钢板。
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