CN207067126U - 滑面拉动式滑坡模型试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滑面拉动式滑坡模型试验装置，包括外框架，以及设置在外框架上的升降单元和动力模块；升降单元包括滑板、导轨滑块、旋转支座、调节机构和升降机构，导轨滑块包括导轨和滑块；旋转支座包括铰接杆和设置于铰接杆上的连接板；调节机构包括设置于铰接杆两侧的管线，管线下方连接有动滑轮，动滑轮上连接有调节手轮；升降机构包括配合连接的蜗轮和蜗杆，蜗轮上设置有升降手轮；动力模块包括设置于外框架上的伺服电机、滑轨、和降速齿轮组，伺服电机通过降速齿轮组连接丝杠导轨，丝杠导轨螺纹连接有动力分配板；滑板的两端设置有拉绳，拉绳穿设于管接头安装板上；拉绳上设置有拉力传感器。本实用新型可多方位的进行模型试验，提高安全性。

Description

滑面拉动式滑坡模型试验装置

技术领域

本实用新型涉及滑坡模型试验装置技术领域，具体涉及一种滑面拉动式滑坡模型试验装置。

背景技术

我国山区和丘陵面积占国土面积约70％,是世界上滑坡危害比较严重的国家。随着基础建设的发展，山区修建水库、电站、道路和工厂等形成的大量开挖山坡,可产生新滑坡或导致老滑坡复活，所以我国是地质灾害非常严重的国家之一,其中滑坡灾害给人们带来的损失和威胁也是巨大的,有时是无法估量的。滑坡是斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面所发生得滑移现象。滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致。

为了减轻滑坡对人类的灾害损失，科学家们一直致力于滑坡灾害预测预报研究。滑坡预测预报的方法很多，但其核心都是建立起坡体表面变形与滑坡稳定性的理论关系。因为滑坡的失稳是内部滑面出现了失稳滑移所致。而这种滑移不是瞬时完成的，而是先从一点开始失稳滑移，然后逐渐扩展至整个滑面，然后形成整体失稳滑移，滑坡完全丧失稳定性，形成灾害。在这个内部滑面渐进形成过程中，坡体表面的变形和位移也是渐进变化的，与内部滑面的形成过程相关。倘若建立起来了坡体表面变形与内部稳定性的理论联系，则可以通过监测表面变形，据此判断内部稳定性，达到滑坡预测预报的目的。

为了建立表面变形与内部稳定性之间的关系，势必需要开展滑坡模型试验研究，人为促使滑坡沿内部滑面滑动。这种滑动模拟必须与真实滑坡的滑移过程相同，即分段渐进破坏和大量程滑面位移。

现有滑坡模型试验中，促使滑坡失稳的手段一般采用：开挖、降雨或地震动。这些方法难以保证滑坡按照设计的失稳破坏模式滑动，也不能确保滑坡发生较大的滑面位移。例如：开挖可能只造成局部失稳，而不是整体失稳。降雨多发生浅表层失稳，而不是深层滑移。地震动则多发生整体失稳破坏，难以模拟渐进破坏。

为了真实还原滑坡的渐进失稳过程，开展滑坡滑动机理研究，建立表面位移与内部稳定性的理论联系，进行滑坡预测预报分析，有必要开发一种滑面范围和滑动位移均可控的滑坡模型试验装置。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种布局清晰、操作简单、可试验模拟多种情况的滑面拉动式滑坡模型试验装置。

本实用新型的技术方案是：一种滑面拉动式滑坡模型试验装置，包括外框架，以及设置在外框架上的升降单元和动力模块；所述升降单元包括滑板、导轨滑块、旋转支座、调节机构和升降机构，导轨滑块包括导轨和在导轨内运动的滑块，滑块的上端与所述滑板固定连接；所述旋转支座包括铰接杆和设置于铰接杆上的连接板，连接板固定连接所述导轨；所述调节机构包括分别设置于铰接杆两侧连接板上的管线，每根管线下方均连接有动滑轮，动滑轮上连接有调节手轮；所述升降机构包括配合连接的蜗轮和蜗杆，蜗轮上设置有调节用的升降手轮；所述铰接杆铰接于蜗杆的上端；所述滑板的两端均设置有透明板；

所述动力模块包括设置于外框架上的伺服电机、滑轨、管接头安装板、丝杠导轨和由多个齿轮组合成的降速齿轮组，伺服电机通过降速齿轮组连接丝杠导轨，丝杠导轨的一端螺纹连接有动力分配板；所述滑板的两端均设置有拉绳，拉绳穿设于所述管接头安装板上，且拉绳穿出管接头安装板的一端设置有固定块；所述动力分配板上设置有与固定块相对应的固定槽，动力分配板的下端设置有与滑轨相对应的滑槽；所述拉绳上设置有拉力传感器。

进一步优选的是，所述降速齿轮组外设置有保护用的变速箱。

更进一步优选的是，所述滑板下方设置有挡尘板，挡尘板下方设置有升降机构安装板，所述透明板设置于挡尘板上，挡尘板和升降机构安装板均固定于外框架上。

更进一步优选的是，所述挡尘板上设置有与每个拉绳相对应的中间齿轮，拉绳的中部穿过中间齿轮。

更进一步优选的是，所述降速齿轮组和丝杠导轨之间通过联轴器连接。

更进一步优选的是，所述滑轨和滑槽均相对的设置有两个，两个滑轨分别设置于动力分配板的两端下侧。

更进一步优选的是，所述拉绳分上下两层的穿设于所述管接头安装板上，所述动力分配板上也相对应的设置有上下两层。

本实用新型的有益效果是：

整体结构简单，布局清晰，操作简便，滑板可在滑块的动作下在导轨方向上自由移动来进行调整，滑块可以沿导轨方向左右运动，运动范围由导轨的长度决定；铰接杆的设置，使旋转支座只支持一个圆周方向一定角度范围的调节，通过导轨的水平运动和旋转支座的旋转运动，可实现滑块不同角度和不同位置的调节；动滑轮上设置调节手轮，通过调节手轮的旋转，可以方便快捷的调节滑板的转动角度和水平位置；升降机构采用蜗轮蜗杆结构，通过选用不同长度的蜗杆，可实现较大范围的高度调节，高度调节手动完成，同时具有机械自锁功能，可长时间保持实验所需状态。

通过升降单元不同高度的调节，可以将滑板放置在透明板之间的不同位置高度，通过调节机构可以将滑板设置为不同角度，通过对N个(如10个)升降单元的调节，从而形成不同实验环境所需要的各种滑板阵面，以模拟不同的滑面长度和几何形态。然后在滑面上部填筑滑体，实现对滑坡的模拟。透明板的设计可用于限制滑板的运动轨迹，保证试验在一定的范围内，便于实验人员从外部直观的观测滑体的变形状况。通过齿轮组的减速，可以将动力模块的输出转速控制在很低的水平，例如每小时一转。动力分配板安装在两个滑块上，中间通过丝杠导轨一起运动，通过丝杠导轨的转换，将旋转运动转换为水平运动，由于丝杠导轨的输入转速很低，通过螺距的合理选取，可以得到很低速度的水平运动，从而获得滑板所需的长时间低速运动。

控制滑板运动的拉绳安装在管接头安装板上，拉绳穿出管接头安装板后与动力分配板连接，动力分配板用于保证拉绳时刻处于张紧状态，避免空行程。拉力传感器用于检测每根拉绳对滑板施加的拉力，拉绳穿过拉力传感器后通过一个固定块与动力分配板固定，当动力模块带动动力分配板向后运动时，固定在动力分配板上的拉绳带动相对应的某块滑板运动，当不需要某滑板运动时，只需将对应的拉绳从动力分配板上取下即可，通过这种方式可方便快捷的实现滑板运动状态的多种组合。整体结构相对简单，能够全面的模拟出滑坡的变化情况，便于提前做出预防措施，提高安全性。

附图说明

图1为本实用新型的滑面拉动式滑坡模型试验装置的示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为本实用新型的滑面拉动式滑坡模型试验装置的部分示意图；

图4为本实用新型的滑面拉动式滑坡模型试验装置的部分示意图。

附图标记：1-外框架，2-滑板，3-导轨，4-滑块，5-铰接杆，6-连接板，7-管线，8-调节手轮，9-蜗杆，10-升降手轮，11-透明板，12-伺服电机，13-滑轨，14-管接头安装板，15-丝杠导轨，16-动力分配板，17-拉绳，18-滑槽，19-拉力传感器，20-变速箱，21-挡尘板，22-升降机构安装板。

具体实施方式

以下对本实用新型的技术方案进行详细的说明，应当说明的是，以下仅是本实用新型的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些应当都属于本实用新型的保护范围。

实施例一

如图1、图2、图3和图4所示，一种滑面拉动式滑坡模型试验装置，包括外框架1，以及设置在外框架1上的升降单元和动力模块；所述升降单元包括滑板2、导轨滑块、旋转支座、调节机构和升降机构，导轨滑块包括导轨3和在导轨3内运动的滑块4，滑块4的上端与所述滑板2固定连接；所述旋转支座包括铰接杆5和设置于铰接杆5上的连接板6，连接板6固定连接所述导轨3；所述调节机构包括分别设置于铰接杆5两侧连接板6上的管线7，每根管线7下方均连接有动滑轮，动滑轮上连接有调节手轮8；所述升降机构包括配合连接的蜗轮和蜗杆9，蜗轮上设置有调节用的升降手轮10；所述铰接杆5铰接于蜗杆9的上端；所述滑板2的两端均设置有透明板11；

所述动力模块包括设置于外框架1上的伺服电机12、滑轨13、管接头安装板14、丝杠导轨15和由多个齿轮组合成的降速齿轮组，伺服电机12通过降速齿轮组连接丝杠导轨15，丝杠导轨15的一端螺纹连接有动力分配板16；所述滑板2的两端均设置有拉绳17，拉绳17穿设于所述管接头安装板14上，且拉绳17穿出管接头安装板14的一端设置有固定块；所述动力分配板16上设置有与固定块相对应的固定槽，动力分配板16的下端设置有与滑轨13相对应的滑槽18；所述拉绳17上设置有拉力传感器19。

整体结构简单，布局清晰，操作简便，滑板可在滑块的动作下在导轨方向上自由移动来进行调整，滑块可以沿导轨方向左右运动，运动范围由导轨的长度决定；铰接杆的设置，使旋转支座只支持一个圆周方向一定角度范围的调节，通过导轨的水平运动和旋转支座的旋转运动，可实现滑块不同角度和不同位置的调节；动滑轮上设置调节手轮，通过调节手轮的旋转，可以方便快捷的调节滑板的转动角度和水平位置；升降机构采用蜗轮蜗杆结构，通过选用不同长度的蜗杆，可实现较大范围的高度调节，高度调节手动完成，同时具有机械自锁功能，可长时间保持实验所需状态。

通过升降单元不同高度的调节，可以将滑板放置在透明板之间的不同位置高度，通过调节机构可以将滑板设置为不同角度，通过对N个(如10个)升降单元的调节，从而形成不同实验环境所需要的各种滑板阵面，以模拟不同的滑面长度和几何形态。然后在滑面上部填筑滑体，实现对滑坡的模拟。透明板的设计可用于限制滑板的运动轨迹，保证试验在一定的范围内，便于实验人员从外部直观的观测滑体的变形状况。通过齿轮组的减速，可以将动力模块的输出转速控制在很低的水平，例如每小时一转。动力分配板安装在两个滑块上，中间通过丝杠导轨一起运动，通过丝杠导轨的转换，将旋转运动转换为水平运动，由于丝杠导轨的输入转速很低，通过螺距的合理选取，可以得到很低速度的水平运动，从而获得滑板所需的长时间低速运动。

控制滑板运动的拉绳安装在管接头安装板上，拉绳穿出管接头安装板后与动力分配板连接，动力分配板用于保证拉绳时刻处于张紧状态，避免空行程。拉力传感器用于检测每根拉绳对滑板施加的拉力，拉绳穿过拉力传感器后通过一个固定块与动力分配板固定，当动力模块带动动力分配板向后运动时，固定在动力分配板上的拉绳带动相对应的某块滑板运动，当不需要某滑板运动时，只需将对应的拉绳从动力分配板上取下即可，通过这种方式可方便快捷的实现滑板运动状态的多种组合。整体结构相对简单，能够全面的模拟出滑坡的变化情况，便于提前做出预防措施，提高安全性。

实施例二

本实施例是在实施例一基础上的进一步改进，与实施例一的区别是：

优选的，所述降速齿轮组外设置有保护用的变速箱20。将齿轮组设置于变速箱内，可防止齿轮组被误触，导致结构被破坏或者影响精度等问题，将齿轮组设置于变速箱内也可避免人误触受伤，提高安全性。

优选的，所述滑板2下方设置有挡尘板21，挡尘板21下方设置有升降机构安装板22，所述透明板11设置于挡尘板21上，挡尘板21和升降机构安装板22均固定于外框架1上。挡尘板的使用可以有效减少实验过程中产生的尘土对升降机构的影响，升降机构安装板可方便固定升降机构，使设备保持稳定性，保证最佳的运行模式。

优选的，所述挡尘板21上设置有与每个拉绳17相对应的中间齿轮，拉绳17的中部穿过中间齿轮。中间齿轮对拉绳起到一定的缓冲作用，可减小拉绳在动作过程中产生的应力，使拉绳的动作更加方便。

优选的，所述降速齿轮组和丝杠导轨15之间通过联轴器连接。联轴器具有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用，使齿轮组的工作更稳定。

优选的，所述滑轨13和滑槽18均相对的设置有两个，两个滑轨分别设置于动力分配板的两端下侧。受力均匀，使动力分配板的稳定性更好，使整个运动模拟过程更加精准。

优选的，所述拉绳17分上下两层的穿设于所述管接头安装板14上，所述动力分配板上也相对应的设置有上下两层。分上下两层设置，使拉绳错开，不至于太密集，分布均匀，条理清晰，方便操作，也方便后期的维护。

需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

根据本说明书的记载即可较好的实现本实用新型的技术方案。

Claims (7)

1.一种滑面拉动式滑坡模型试验装置，其特征在于，包括外框架，以及设置在外框架上的升降单元和动力模块；所述升降单元包括滑板、导轨滑块、旋转支座、调节机构和升降机构，导轨滑块包括导轨和在导轨内运动的滑块，滑块的上端与所述滑板固定连接；所述旋转支座包括铰接杆和设置于铰接杆上的连接板，连接板固定连接所述导轨；所述调节机构包括分别设置于铰接杆两侧连接板上的管线，每根管线下方均连接有动滑轮，动滑轮上连接有调节手轮；所述升降机构包括配合连接的蜗轮和蜗杆，蜗轮上设置有调节用的升降手轮；所述铰接杆铰接于蜗杆的上端；所述滑板的两端均设置有透明板；

所述动力模块包括设置于外框架上的伺服电机、滑轨、管接头安装板、丝杠导轨和由多个齿轮组合成的降速齿轮组，伺服电机通过降速齿轮组连接丝杠导轨，丝杠导轨的一端螺纹连接有动力分配板；所述滑板的两端均设置有拉绳，拉绳穿设于所述管接头安装板上，且拉绳穿出管接头安装板的一端设置有固定块；所述动力分配板上设置有与固定块相对应的固定槽，动力分配板的下端设置有与滑轨相对应的滑槽；所述拉绳上设置有拉力传感器。

2.根据权利要求1所述的滑面拉动式滑坡模型试验装置，其特征在于，所述降速齿轮组外设置有保护用的变速箱。

3.根据权利要求1所述的滑面拉动式滑坡模型试验装置，其特征在于，所述滑板下方设置有挡尘板，挡尘板下方设置有升降机构安装板，所述透明板设置于挡尘板上，挡尘板和升降机构安装板均固定于外框架上。

4.根据权利要求3所述的滑面拉动式滑坡模型试验装置，其特征在于，所述挡尘板上设置有与每个拉绳相对应的中间齿轮，拉绳的中部穿过中间齿轮。

5.根据权利要求1所述的滑面拉动式滑坡模型试验装置，其特征在于，所述降速齿轮组和丝杠导轨之间通过联轴器连接。

6.根据权利要求1所述的滑面拉动式滑坡模型试验装置，其特征在于，所述滑轨和滑槽均相对的设置有两个，两个滑轨分别设置于动力分配板的两端下侧。

7.根据权利要求1所述的滑面拉动式滑坡模型试验装置，其特征在于，所述拉绳分上下两层的穿设于所述管接头安装板上，所述动力分配板上也相对应的设置有上下两层。