CN116295124A - 一种岩溶区边坡土样天然坡角测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，涉及边坡土样性能测量技术领域，用于解决现有技术中的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置在测量过程中效率低的问题；包括：测试台、接土槽、升降机构、支撑架和自动出土机构，所述测试台上设有旋转机构和拍摄机构；若干所述接土槽环形放置在所述测试台上，所述拍摄机构用于采集所述接土槽的槽内的图像信息；所述升降机构和所述旋转机构固定连接，通过所述旋转机构带动所述升降机构旋转；所述升降机构带动所述支撑架升降；所述自动出土机构包括漏斗、防堵组件、阀门组件，所述漏斗和所述支撑架固定连接，所述防堵组件和所述阀门组件均设所述漏斗的出料口，所述漏斗中放置有无凝聚性的边坡土样。
Description
技术领域
本发明涉及边坡土样性能测量技术领域，尤其是涉及一种岩溶区边坡土样天然坡角测量装置。
背景技术
岩溶区露天矿边坡稳定性受到诸多因素的影响，包括工程地质条件、水文地质条件、岩体结构构造、断层和节理的发育情况及其空间组合、边坡的应力环境条件等。只有掌握准确而丰富的地质及应力环境基础资料，充分考虑矿体实际赋存条件及开采技术条件，才能进一步掌握边坡稳定性的主要影响因素。对于岩溶区露天矿边坡中的土样研究对于了解边坡稳定性具有重要意义。岩溶区的边坡土壤中含有大量的无凝聚性土，测量无凝聚性土的天然坡角对于深入了解岩溶区的边坡土壤的特性具有重要意义。无凝聚性土在自然堆积状态下堆积呈锥形时，堆积物表面和水平面所成内角就为该无凝聚性土的天然坡角，天然坡角的角度与土样的的密度、颗粒的表面积和形状，以及颗粒状物质的摩擦系数相关。
然而传统的天然坡角测量采用人工倾到形成锥形土样，然后等待锥形土样保持稳定后，通过测量堆积物的高度和锥形底面的直径，在运用三角函数换算出天然坡角的角度。整个测量设备简陋，现场用尺子测量，精度差，效率低。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，用于解决现有技术中的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置在测量过程中效率低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供的一种岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，包括：测试台、接土槽、升降机构、支撑架和自动出土机构，所述测试台上设有旋转机构和拍摄机构；若干所述接土槽环形放置在所述测试台上，所述拍摄机构用于采集所述接土槽的槽内的图像信息；所述升降机构和所述旋转机构固定连接，通过所述旋转机构带动所述升降机构旋转；所述升降机构带动所述支撑架升降；所述自动出土机构包括漏斗、防堵组件、阀门组件，所述漏斗和所述支撑架固定连接，所述防堵组件和所述阀门组件均设所述漏斗的出料口，所述漏斗中放置有无凝聚性的边坡土样，所述出料口和所述接土槽对应。
由于设置有所述旋转机构，所述漏斗可以旋转，当所述漏斗旋转到对应的所述接土槽时，所述阀门组件打开，所述防堵组件开始运转，所述漏斗中的无凝聚性的边坡土样从所述漏斗中流出进入到所述接土槽中，随着所述接土槽中土样不断积累，土样慢慢锥形堆积，同时，所述升降组件带动所述漏斗缓慢上升，当土样堆积到设定高度后，所述阀门组件和所述防堵组件关闭，所述旋转机构带动所述漏斗到下一个所述接土槽上方。当锥形的土样自由放置一段时间后，所述拍摄机构采集所述锥形的土样的照片，通过将获得照片导入计算机，通过计算机可以自动算出所述锥形的土样的斜面倾斜度，即为所述边坡土样的天然坡角。同时可以在部分所述接土槽中放入水，所述无凝聚性的边坡土样在水中形成锥形土样的斜面倾斜度就是该边坡土样的水下状态的天然坡角。能够自动完成多组天然坡角试验，效率高。由于设置有所述防堵组件，可以保证土样持续流动，不阻塞。
可选地，所述防堵组件包括旋转筒、拨土杆、第一传动组件和第一电机，所述旋转筒和所述支撑架转动连接，所述出料口正对所述旋转筒的上筒口，所述拨土杆和所述旋转筒固定连接，所述拨土杆伸入到所述漏斗中，所述第一电机和所述支撑架固定连接，所述第一电机和所述旋转筒通过所述第一传动组件传动连接。
通过所述第一电机带动所述旋转筒旋转，所述旋转筒旋转过程中带动所述拨土杆旋转，所述拨土杆伸入到所述漏洞中转动，有效防止所述边坡土样在所述漏洞的出料口阻塞。
可选地，所述阀门组件包括挡土板和第一直线伸缩件，所述第一直线伸缩件可以为电动推杆，所述第一直线伸缩件和所述支撑架固定连接，所述挡土板固定在所述第一直线伸缩件的自由端，所述挡土板位于所述旋转筒的下筒口。所述第一直线伸缩件伸出时，所述挡土板将所述旋转筒的下筒口堵住。所述漏斗中边坡土样停止往下流动。
可选地，所述旋转机构包括旋转座、第二传动组件和第二电机，所述旋转座和所述测试台转动连接，所述第二电机和所述测试台固定连接，所述旋转座和所述第二电机通过所述第二传动组件传动连接。通过所述第二电机带动所述旋转座转动。
可选地，所述升降机构包括支撑柱、伸缩柱和第二直线伸缩件，所述支撑柱和旋转座固定连接，所述伸缩柱设在所述支撑柱内部，所述伸缩柱和所述支撑柱滑动配合，所述第二直线伸缩件布置在所述伸缩柱内部，所述第二直线伸缩件驱件的缸体和所述支撑柱固定连接，所述第二直线伸缩件驱件的伸缩端和所述伸缩柱固定连接。所述第二直线伸缩件可以为电动推杆。由于设置有支撑柱和伸缩柱，使得所述第二直线伸缩件，所述支撑架升降过程更加平稳。
可选地，所述拍摄机构包括环形导轨、滑块、驱动组件和相机，所述环形导轨和所述测试台固定连接，所述滑块和所述环形导轨滑动配合，所述相机和所述滑块固定连接，所述驱动组件驱动所述滑块在所述环形导轨上运动，正对所述相机方向的所述接土槽的槽壁为透明结构，其他方向的槽壁不透明，且内壁颜色为白色。
可选地，所述驱动组件包括滚轮、驱动齿轮、第三电机和环形齿条，所述环形齿条和所述环形导轨固定连接，所述滚轮和所述驱动齿轮均和所述滑块转动连接，所述第三电机和所述滑块固定连接，所述驱动齿轮和所述第三电机的输出轴同轴固定连接，所述驱动齿轮和所述环形齿条互相啮合所述滚轮和所述环形导轨配合。通过所述第三电机带动所述驱动齿轮旋转，所述驱动齿轮在旋转过程中带动整个滑块沿着所述环形导轨运动。
可选地，所述第一传动组件包括第一皮带轮和第二皮带轮，所述第一皮带轮和所述第一电机同轴固定连接，所述第二皮带轮固套在所述旋转筒上，所述第一皮带轮和所述第二皮带轮通过皮带传动连接，结构简单；传动可靠。
可选地，所述第二传动组件包括减速机，所述减速机和所述测试台固定连接，所述减速机的输入轴和所述第二电机的输出轴同轴固定连接，所述减速机的输出轴和所述旋转座同轴固定连接。
可选地，所述自动出土机构还包括导向筒，所述导向筒和所述支撑架固定连接，所述导向筒和旋转筒同轴线，所述旋转筒的下筒口正对所述导向筒。
所述漏斗中留下的砂土经过所述旋转筒，然后进入到所述导向筒，沿着所述导向筒流入到所述接土槽中。
附图说明
图1为本发明实施例的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置的立体结构示意图；
图2为本发明实施例的另一视角中岩溶区边坡土样天然坡角测量装置的立体结构示意图；
图3为本发明实施例的图2中局部A的放大图；
图4为本发明实施例的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置的正视图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路，软件或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。
请参阅图1-图3，本发明提供一种岩溶区边坡土样天然坡角测量装置的实施例，包括:测试台1、接土槽2、升降机构5、支撑架6和自动出土机构7，所述测试台1上设有旋转机构3和拍摄机构4；若干所述接土槽2环形放置在所述测试台1上，所述拍摄机构4用于采集所述接土槽2的槽内的图像信息；所述升降机构5和所述旋转机构3固定连接，通过所述旋转机构3带动所述升降机构5旋转；所述升降机构5带动所述支撑架6升降；所述自动出土机构7包括漏斗701、防堵组件702、阀门组件703，所述漏斗701和所述支撑架6固定连接，所述防堵组件702和所述阀门组件703均设所述漏斗701的出料口，所述漏斗701中放置有无凝聚性的边坡土样，所述出料口和所述接土槽2对应。
由于设置有所述旋转机构3，所述漏斗701可以旋转，当所述漏斗701旋转到对应的所述接土槽2时，所述阀门组件703打开，所述防堵组件702开始运转，所述漏斗701中的无凝聚性的边坡土样从所述漏斗701中流出进入到所述接土槽2中，随着所述接土槽2中土样不断积累，土样慢慢锥形堆积，同时，所述升降组件带动所述漏斗701缓慢上升，当土样堆积到设定高度后，所述阀门组件703和所述防堵组件702关闭，所述旋转机构3带动所述漏斗701到下一个所述接土槽2上方。当锥形的土样自由放置一段时间后，所述拍摄机构4采集所述锥形的土样10的照片，通过将获得照片导入处理器，通过处理器可以自动算出所述锥形的土样10的斜面倾斜度，即为所述边坡土样的天然坡角。也可以将照片导入到电脑中，利用处理软件，如CAD等软件，在软件中描出土样的外轮廓线，在测出外轮廓线之间的角度。也可将其同时可以在部分所述接土槽2中放入水，所述无凝聚性的边坡土样在水中形成锥形土样的斜面倾斜度就是该边坡土样的水下状态的天然坡角。能够自动完成多组天然坡角试验，效率高。由于设置有所述防堵组件702，可以保证土样持续流动，不阻塞。
本实施例中，请参阅图1-图4，所述防堵组件702包括旋转筒7021、拨土杆7025、第一传动组件和第一电机7026，所述旋转筒7021和所述支撑架6转动连接，所述出料口正对所述旋转筒7021的上筒口，所述拨土杆7025和所述旋转筒7021固定连接，所述拨土杆7025伸入到所述漏斗701中，所述第一电机7026和所述支撑架6固定连接，所述第一电机7026和所述旋转筒7021通过所述第一传动组件传动连接。
通过所述第一电机7026带动所述旋转筒7021旋转，所述旋转筒7021旋转过程中带动所述拨土杆7025旋转，所述拨土杆7025伸入到所述漏洞中转动，有效防止所述边坡土样在所述漏洞的出料口阻塞。
本实施例中，请参阅图1-图4，所述阀门组件703包括挡土板7032和第一直线伸缩件7031，所述第一直线伸缩件7031可以为电动推杆，所述第一直线伸缩件7031和所述支撑架6固定连接，所述挡土板7032固定在所述第一直线伸缩件7031的自由端，所述挡土板7032位于所述旋转筒7021的下筒口。所述第一直线伸缩件7031伸出时，所述挡土板7032将所述旋转筒7021的下筒口堵住。所述漏斗701中边坡土样停止往下流动。
本实施例中，请参阅图1-图4，所述旋转机构3包括旋转座301、第二传动组件303和第二电机302，所述旋转座301和所述测试台1转动连接，所述第二电机302和所述测试台1固定连接，所述旋转座301和所述第二电机302通过所述第二传动组件303传动连接。通过所述第二电机302带动所述旋转座301转动。
本实施例中，请参阅图1-图4，所述升降机构5包括支撑柱501、伸缩柱502和第二直线伸缩件，所述支撑柱501和旋转座301固定连接，所述伸缩柱502设在所述支撑柱501内部，所述伸缩柱502和所述支撑柱501滑动配合，所述第二直线伸缩件布置在所述伸缩柱502内部，所述第二直线伸缩件驱件的缸体和所述支撑柱501固定连接，所述第二直线伸缩件驱件的伸缩端和所述伸缩柱502固定连接。所述第二直线伸缩件可以为电动推杆或者气缸。由于设置有支撑柱501和伸缩柱502，使得所述第二直线伸缩件，所述支撑架6升降过程更加平稳。
本实施例中，请参阅图1-图4，所述拍摄机构4包括环形导轨401、滑块402、驱动组件和相机403，所述环形导轨401和所述测试台1固定连接，所述滑块402和所述环形导轨401滑动配合，所述相机403和所述滑块402固定连接，所述驱动组件驱动所述滑块402在所述环形导轨401上运动，正对所述相机403方向的所述接土槽2的槽壁为透明结构，其他方向的槽壁不透明，且内壁颜色为白色，保证拍摄到的所述锥形的土样10的照片更加清晰。
本实施例中，请参阅图1-图4，所述驱动组件包括滚轮、驱动齿轮、第三电机404和环形齿条，所述环形齿条和所述环形导轨401固定连接，所述滚轮和所述驱动齿轮均和所述滑块402转动连接，所述第三电机404和所述滑块402固定连接，所述驱动齿轮和所述第三电机404的输出轴同轴固定连接，所述驱动齿轮和所述环形齿条互相啮合所述滚轮和所述环形导轨401配合。通过所述第三电机404带动所述驱动齿轮旋转，所述驱动齿轮在旋转过程中带动整个滑块402沿着所述环形导轨401运动。
本实施例中，请参阅图3，所述第一传动组件包括第一皮带轮7022和第二皮带轮7024，所述第一皮带轮7022和所述第一电机7026同轴固定连接，所述第二皮带轮7024固套在所述旋转筒7021上，所述第一皮带轮7022和所述第二皮带轮7024通过皮带7023传动连接，结构简单；传动可靠。
本实施例中，请参阅图1-图4，所述第二传动组件303包括减速机，所述减速机和所述测试台1固定连接，所述减速机的输入轴和所述第二电机302的输出轴同轴固定连接，所述减速机的输出轴和所述旋转座301同轴固定连接。
本实施例中，请参阅图1-图4，所述自动出土机构7还包括导向筒704，所述导向筒704和所述支撑架6固定连接，所述导向筒704和旋转筒7021同轴线，所述旋转筒7021的下筒口正对所述导向筒704。
所述漏斗701中留下的砂土经过所述旋转筒7021，然后进入到所述导向筒704，沿着所述导向筒704流入到所述接土槽2中。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，其特征在于，包括：
测试台，所述测试台上设有旋转机构和拍摄机构；
接土槽，若干所述接土槽环形放置在所述测试台上，所述拍摄机构用于采集所述接土槽的槽内的图像信息；
升降机构，所述升降机构和所述旋转机构固定连接，通过所述旋转机构带动所述升降机构旋转；
支撑架，所述升降机构带动所述支撑架升降；
自动出土机构，所述自动出土机构包括漏斗、防堵组件、阀门组件，所述漏斗和所述支撑架固定连接，所述防堵组件和所述阀门组件均设所述漏斗的出料口，所述漏斗中放置有无凝聚性的边坡土样，所述出料口和所述接土槽对应。
2.根据权利要求1所述的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，其特征在于：所述防堵组件包括旋转筒、拨土杆、第一传动组件和第一电机，所述旋转筒和所述支撑架转动连接，所述出料口正对所述旋转筒的上筒口，所述拨土杆和所述旋转筒固定连接，所述拨土杆伸入到所述漏斗中，所述第一电机和所述支撑架固定连接，所述第一电机和所述旋转筒通过所述第一传动组件传动连接。
3.根据权利要求2所述的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，其特征在于：所述阀门组件包括挡土板和第一直线伸缩件，所述第一直线伸缩件和所述支撑架固定连接，所述挡土板固定在所述第一直线伸缩件的自由端，所述挡土板位于所述旋转筒的下筒口。
4.根据权利要求1所述的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，其特征在于：所述旋转机构包括旋转座、第二传动组件和第二电机，所述旋转座和所述测试台转动连接，所述第二电机和所述测试台固定连接，所述旋转座和所述第二电机通过所述第二传动组件传动连接。
5.根据权利要求1所述的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，其特征在于：所述升降机构包括支撑柱、伸缩柱和第二直线伸缩件，所述支撑柱和旋转座固定连接，所述伸缩柱设在所述支撑柱内部，所述伸缩柱和所述支撑柱滑动配合，所述第二直线伸缩件布置在所述伸缩柱内部，所述第二直线伸缩件驱件的缸体和所述支撑柱固定连接，所述第二直线伸缩件驱件的伸缩端和所述伸缩柱固定连接。
6.根据权利要求1所述的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，其特征在于：所述拍摄机构包括环形导轨、滑块、驱动组件和相机，所述环形导轨和所述测试台固定连接，所述滑块和所述环形导轨滑动配合，所述相机和所述滑块固定连接，所述驱动组件驱动所述滑块在所述环形导轨上运动，正对所述相机方向的所述接土槽的槽壁为透明结构。
7.根据权利要求6所述的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，其特征在于：所述驱动组件包括滚轮、驱动齿轮、第三电机和环形齿条，所述环形齿条和所述环形导轨固定连接，所述滚轮和所述驱动齿轮均和所述滑块转动连接，所述第三电机和所述滑块固定连接，所述驱动齿轮和所述第三电机的输出轴同轴固定连接，所述驱动齿轮和所述环形齿条互相啮合所述滚轮和所述环形导轨配合。
8.根据权利要求2所述的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，其特征在于：所述第一传动组件包括第一皮带轮和第二皮带轮，所述第一皮带轮和所述第一电机同轴固定连接，所述第二皮带轮固套在所述旋转筒上，所述第一皮带轮和所述第二皮带轮通过皮带传动连接。
9.根据权利要求4所述的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，其特征在于：所述第二传动组件包括减速机，所述减速机和所述测试台固定连接，所述减速机的输入轴和所述第二电机的输出轴同轴固定连接，所述减速机的输出轴和所述旋转座同轴固定连接。
10.根据权利要求1所述的岩溶区边坡土样天然坡角测量装置，其特征在于：所述自动出土机构还包括导向筒，所述导向筒和所述支撑架固定连接，所述导向筒和旋转筒同轴线，所述旋转筒的下筒口正对所述导向筒。
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