申请/专利权人：西南交通大学

申请日：2019-05-28

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN110220669B

主分类号：G01M10/00

分类号：G01M10/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2019.10.08#实质审查的生效;2019.09.10#公开

摘要：本发明公开了一种碎屑流斜槽实验装置，属于土木实验设备技术领域。一种碎屑流斜槽实验装置，包括：依次连接的升降装置、斜槽以及水平槽；斜槽的顶端设有角度调节架和挡板起落架；角度调节架包括调节片和定位架；调节片的顶端与斜槽连接，定位架的底端与调节片的中部滑动连接，定位架的中部与斜槽的侧面滑动连接；挡板起落架包括转轴以及设置在转轴上的挡板；转轴穿过定位架的顶端并与定位架的顶端旋转连接；挡板与斜槽相配合。本发明在斜槽顶端设置的角度调节架和挡板起落架可以改变挡板的角度，同时斜槽的整体角度可调，可以模拟不同的初始失稳条件，从而可以使实验条件下碎屑流的运动及堆积过程在最大程度上与原型滑坡相对应。

主权项：1.一种碎屑流斜槽实验装置，其特征在于，包括：升降装置10、斜槽20以及水平槽30；所述斜槽20的两端分别与所述升降装置10和水平槽30连接；所述斜槽20的顶端设有角度调节架40和挡板起落架50；斜槽20的顶端与升降装置10的中部旋转连接；所述角度调节架40设置在所述斜槽20的外侧，所述角度调节架40包括交叉设置的调节片41和定位架42；所述调节片41的一端与所述斜槽20连接，所述定位架42的底端与所述调节片41的中部滑动连接，所述定位架42的中部与所述斜槽20的侧面滑动连接；所述挡板起落架50包括转轴51以及设置在转轴51上的挡板52；所述转轴51穿过所述定位架42的顶端并与所述定位架42的顶端旋转连接；所述挡板52与所述斜槽20相配合；所述挡板起落架50还包括设置在所述转轴51和所述定位架42之间连接处的插销53，所述插销53贯穿所述转轴51和定位架42；所述插销53的一端设有圆环；所述挡板起落架50还包括悬臂54和重块55，所述悬臂54的两端分别与所述转轴51和所述重块55连接，所述重块55位于所述挡板52靠近所述升降装置10的一侧；所述定位架42上设有自锁钩43，所述自锁钩43的开口朝向所述悬臂54；所述转轴51上设有定位环56，所述定位环56与所述定位架42接触；所述调节片41通过螺栓与所述斜槽20的外侧连接，所述调节片41的中部设有第一条形孔44；所述定位架42通过置于所述第一条形孔44内的螺栓与所述调节片41连接，所述定位架42的中部设有第二条形孔45，所述定位架42通过置于所述第二条形孔45内的螺栓与所述斜槽20的外侧连接；调节片41的倾斜方向与斜槽20的倾斜方向一致，调节片41的顶端通过螺栓与斜槽20连接，使得调节片41通过螺栓与斜槽20固定连接，同时，松动螺栓时，调节片41绕螺栓旋转；第一条形孔44的延伸方向与调节片41的延伸方向一致。

全文数据：一种碎屑流斜槽实验装置技术领域本发明涉及土木实验设备技术领域，具体涉及一种碎屑流斜槽实验装置。背景技术流动型滑坡是区别于一般意义上滑坡的一种特殊斜坡灾害类型，涵盖了高速远程滑坡、泥石流、火山碎屑流等多种灾害形式。流态化运动是该类型滑坡最为典型的特征，同时也是其实现高速度、超远运距的关键所在。对于流动型滑坡，其固相组分主要为不连续的松散碎屑物质，因此往往以碎屑流的形式高速运动直至停积。长期以来，碎屑流的运动机理都是国际地质灾害、颗粒流等研究领域尚待解决的关键科学问题，引发了国内外广大学者的高度关注和深入研究。斜槽实验是研究碎屑流最为常规的实验手段，广泛应用于多种流动型滑坡的运动学、动力学及沉积学特征的研究中，一般将斜槽与水平槽或板进行组合，通过源区物料的释放实现滑坡从启动、运动到停积整个运动过程的再现。对于不同类型的碎屑流，其失稳及启动方式也存在显著的差异，而这种差异往往会造成其运动过程中碎屑颗粒相互作用过程及其堆积体内部变形特征等的差异，已有的碎屑流实验研究表明，在挡板垂直于斜槽底面和挡板竖直两种条件下释放物料所形成的堆积体内部变形特征存在显著的差异，因此在物理模型实验设计中应根据原型滑坡的失稳条件来进行源区物料失稳方式的调节，从而使实验条件下碎屑流的运动及堆积过程在最大程度上与原型滑坡相对应。而在现有的绝大多数碎屑流斜槽实验装置设计中，往往忽略了对失稳条件这一要素的考虑，普遍将物料释放挡板与斜槽底面夹角设为固定值，限制了颗粒的初始失稳条件。发明内容本发明的目的在于提供一种碎屑流斜槽实验装置，以解决现有碎屑流斜槽实验装置中，忽略了对失稳条件这一要素的考虑，普遍将物料释放挡板与斜槽底面夹角设为固定值，限制了颗粒的初始失稳条件的问题。本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种碎屑流斜槽实验装置，包括：升降装置、斜槽以及水平槽；斜槽的两端分别与升降装置和水平槽连接；斜槽的顶端设有角度调节架和挡板起落架；角度调节架设置在斜槽的外侧，角度调节架包括交叉设置的调节片和定位架；调节片的一端与斜槽连接，定位架的底端与调节片的中部滑动连接，定位架的中部与斜槽的侧面滑动连接；挡板起落架包括转轴以及设置在转轴上的挡板；转轴穿过定位架的顶端并与定位架的顶端旋转连接；挡板与斜槽相配合。本发明可以通过升降装置可以调节斜槽顶端的高度，从而调节斜槽的角度。在斜槽顶端设置的角度调节架和挡板起落架可以改变挡板的角度，同时斜槽的整体角度可调，可以模拟不同的初始失稳条件，从而可以使实验条件下碎屑流的运动及堆积过程在最大程度上与原型滑坡相对应。角度调节架包括调节片和定位架，调节片与斜槽之间的连接处、调节片与定位架之间的连接处以及定位架与斜槽之间的连接处可以均处于活动状态，使得角度调节架可以具有多个自由度，从而可以调节定位架与斜槽之间的角度以及调节定位架顶端的位置。设有挡板的转轴与定位架的顶端连接后挡板可以在角度调节架的作用下调节角度和位置，同时挡板在转动一定角度后还能与斜槽的底部进行接触配合，使挡板能够挡住斜槽中的物料。进一步地，上述挡板起落架还包括设置在转轴和定位架之间连接处的插销，插销贯穿转轴和定位架。本发明的插销用于将转轴与定位架进行固定，从而使得挡板能够随定位架的活动而活动，从而可以通过调节定位架来调节挡板的位置，也可以通过调节挡板的位置来调节定位架的位置。插销拔出后，解除转轴与定位架之间的限制，挡板旋转，从而释放碎屑，使碎屑形成流态化运动。进一步地，上述插销的一端设有圆环。本发明可以通过手持圆环来拔出插销，从而解除转轴与定位架之间的限制。进一步地，上述挡板起落架还包括悬臂和重块，悬臂的两端分别与转轴和重块连接，重块位于挡板靠近升降装置的一侧；定位架上设有自锁钩，自锁钩的开口朝向悬臂。轴与定位架之间的限制被解除时，悬臂会在重块的作用下转动，从而带动挡板转动，悬臂会碰撞自锁钩，悬臂进入自锁钩中后会将悬臂锁住，避免挡板在重力的作用下进行回转而对碎屑的流动造成影响，从而影响实验结果。在拔出插销后，在重块的作用下，挡板在重块的作用下瞬间与碎屑分离，从而可以模拟碎屑突然失稳的情况。进一步地，上述转轴上设有定位环，定位环与定位架接触。本发明的定位环用于对转轴的轴向定位，通过定位架对定位环的阻挡，可以避免转轴从定位架上脱落，并且便于转轴和定位架上的销孔对准。进一步地，上述调节片通过螺栓与斜槽的外侧连接，调节片的中部设有第一条形孔；定位架通过置于第一条形孔内的螺栓与调节片连接，定位架的中部设有第二条形孔，定位架通过置于第二条形孔内的螺栓与斜槽的外侧连接。本发明通过松动各个连接处的螺栓，可以使调节片或定位架绕螺栓转动，或者使定位架进行移动，从而可以调节定位架与斜槽之间的角度以及调节定位架顶端的位置，在调节完成后，紧固各个螺栓，即可实现挡板角度和位置的调整。进一步地，上述升降装置包括支架、螺杆以及升降台；螺杆竖直设置并且其两端分别与支架旋转连接；升降台与螺杆螺纹连接并且升降台与斜槽的顶端旋转连接。本发明的螺杆安装到支架上后，由于支架限位的作用，只能做旋转运动，不会在其长度方向产生位移。升降台与螺杆螺纹连接后，通过旋转螺杆，即可调节升降台的高度，从而可以通过升降台来调节斜槽顶端的高度，进而调节斜槽的整体角度。进一步地，上述升降装置还包括与螺杆平行设置的导向杆，导向杆的中部穿过升降台，导向杆的两端与支架连接。本发明的导向杆用于对升降台的导向，使得升降台只能做升降运动，避免斜槽在升降台的作用下发生偏置。进一步地，上述螺杆上固定设有手轮；螺杆的两端分别通过轴承与支架连接。进一步地，上述升降台通过活页与斜槽的顶端旋转连接；斜槽的底端与水平槽连通并且斜槽的底端通过活页与水平槽旋转连接。本发明具有以下有益效果：本发明在斜槽顶端设置的角度调节架和挡板起落架可以改变挡板的角度，同时斜槽的整体角度可调，可以模拟不同的初始失稳条件，从而可以使实验条件下碎屑流的运动及堆积过程在最大程度上与原型滑坡相对应。附图说明图1为本发明的碎屑流斜槽实验装置的结构示意图；图2为本发明的升降装置的结构示意图；图3为本发明的斜槽的结构示意图；图4为本发明的角度调节装置的结构示意图；图5为本发明的挡板起落架的结构示意图。图中：10-升降装置；11-支架；12-螺杆；13-升降台；14-导向杆；15-手轮；16-轴承；20-斜槽；30-水平槽；40-角度调节装置；41-调节片；42-定位架；43-自锁钩；44-第一条形孔；45-第二条形孔；50-挡板起落架；51-转轴；52-挡板；53-插销；54-悬臂；55-重块；56-定位环。具体实施方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例请参照图1，一种碎屑流斜槽实验装置，包括：升降装置10、斜槽20以及水平槽30。斜槽20的顶端与升降装置10的中部旋转连接，斜槽20的底端与水平槽30连通并旋转连接。斜槽20的顶端在升降装置10的带动下可以改变高度方向的位置，从而改变斜槽20整体的角度。在本实施例中，斜槽20的两端分别通过活页与升降装置10或水平槽30旋转连接。由于斜槽20整体的角度会发生变化，水平槽30的底部设有滚轮，斜槽20在运动时，水平槽30会通过滚轮随之运动，用以减小运动时产生的摩擦力。请参照图2，升降装置10包括支架11，支架11上设有螺杆12、升降台13以及导向杆14。螺杆12竖直设置，其两端分别通过轴承16与支架11连接，使得螺杆12只能发生转动，而不能在其延伸方向移动。螺杆12上固定设有手轮15，通过手轮15可以使螺杆12转动。升降台13与螺杆12螺纹配合，升降台13还通过活页与斜槽20的顶部旋转连接，螺杆12在转动时，可以带动升降台13在竖直方向上做升降运动，从而调节斜槽20顶部的高度。导向杆14的数量为2，2根导向杆14均与螺杆12平行设置并且2根导向杆14关于螺杆12对称。导向杆14的两端与支架11固定连接，导向杆14的中部贯穿升降台13，导向杆14可以对升降台13进行限位，使升降台13只能做升降运动，从而避免斜槽20在调节高度的过程中，斜槽20发生偏置。请参照图3，斜槽20的顶端设有相互连接的角度调节装置40和挡板起落架50。角度调节装置40用于调节挡板起落架50的角度和位置，可以模拟不同的初始失稳条件，从而可以使实验条件下碎屑流的运动及堆积过程在最大程度上与原型滑坡相对应，确保实验的准确性。请参照图4，角度调节装置40的数量为2，对称设置在斜槽20的两个侧面。角度调节装置40包括调节片41和定位架42，调节片41和定位架42交叉设置。调节片41的倾斜方向与斜槽20的倾斜方向一致，调节片41的顶端通过螺栓与斜槽20连接，使得调节片41可以通过螺栓与斜槽20固定连接，同时，松动螺栓时，调节片41可以绕螺栓旋转。调节片41的中部设有第一条形孔44，第一条形孔44的延伸方向与调节片41的延伸方向一致。定位架42竖直设置，定位架42的中部设有第二条形孔45，定位架42通过第二条形孔45中的螺栓与斜槽20连接，使得定位架42可以通过螺栓与斜槽20固定连接，同时，螺栓松动时，定位架42可以在第二条形孔45中滑动并且定位架42可以绕螺栓旋转。定位架42的底端通过第一条形孔44中的螺栓与调节片41连接，使得定位架42可以通过螺栓与调节片41固定连接，同时，螺栓松动时，定位架42与调节片41之间可以通过螺栓旋转并且定位架42可以在第一条形孔44中滑动。调节片41、定位架42以及斜槽20相互之间可以松动螺栓使角度调节装置40具有多个自由度，从而可以调节定位架42顶端的高度以及定位架42倾斜的角度。此外，定位架42的侧面设有自锁钩43，自锁钩43包括铰接的锁体和限位件，锁体限位件在弹簧的作用下与锁体接触。当被锁件挤压限位件时，限位件会向锁体内侧旋转，直到被锁件进入锁体内，最后限位件在弹簧的作用下与锁体接触，从而将被锁件锁在锁体内，实现自锁。定位架42的顶端设有供转轴51穿过的通孔以及供插销53穿过的通孔，两个通孔垂直相交。请参照图5，挡板起落架50包括转轴51和挡板52。转轴51从两个定位架42依次穿过，并且通过插销53将转轴51和其中一个定位架42进行固定，插销53上设有圆环，手持圆环可以快速将插销53拔出。转轴51的两端分别设有悬臂54以及两个定位环56。悬臂54上设有重块55并且重块55位于挡板52靠近升降装置10的一侧，使得重块55具有一定的势能来推动转轴51的转动。两个定位环56位于其中一个定位架42的两侧，转轴51在转动时，不会出现轴向位移。挡板52的延伸方向与定位架42的延伸方向一致，便于通过调节定位架42来调节挡板52的位置和角度，挡板52的顶端与转轴51连接。在本发明的其它实施例中，定位环56还可以对两个定位架42进行固定；为了增加定位架42与转轴51之间固定连接的稳定性，转轴51与每一个定位架42之间的连接处均设置插销53。本发明的调节原理：1升降装置10的调节过程：通过旋转手轮15，使得螺杆12进行转动，螺杆12与升降台13之间通过螺纹转动时，会产生挤压力，由于螺杆12的两端被轴承16限位，从而使得升降台13沿螺杆12的轴线方向运动，即升降台13升高或降低。斜槽20的顶部会随升降台13的运动而运动，从而调节斜槽20的角度。水平槽30在斜槽20的所用下，会在水平方向滑动或滚动。2挡板52的调节过程：S1：松开调节片41与斜槽20之间的连接螺栓、调节片41与定位架42之间的连接螺栓以及定位架42与斜槽20之间的连接螺栓；S2：根据挡板52所需的角度，将挡板52旋转并使挡板52与斜槽20配合，调节片41和定位架42在挡板52的作用下进行移动，最后拧紧所有螺栓，使得挡板52固定；S3：将碎屑物料填充到斜槽20中并抹平上表面，根据需要将物料压密至规定高度，静置一定时间；S4：快速拔出插销53，挡板52在物料和重块55的重力作用下快速翻转，物料开始流动，同时，悬臂54撞击自锁钩43，从而将悬臂54锁在自锁钩43中，使得挡板52不会回转而影响物料的流动。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种碎屑流斜槽实验装置，其特征在于，包括：升降装置10、斜槽20以及水平槽30；所述斜槽20的两端分别与所述升降装置10和水平槽30连接；所述斜槽20的顶端设有角度调节架40和挡板起落架50；所述角度调节架40设置在所述斜槽20的外侧，所述角度调节架40包括交叉设置的调节片41和定位架42；所述调节片41的一端与所述斜槽20连接，所述定位架42的底端与所述调节片41的中部滑动连接，所述定位架42的中部与所述斜槽20的侧面滑动连接；所述挡板起落架50包括转轴51以及设置在转轴51上的挡板52；所述转轴51穿过所述定位架42的顶端并与所述定位架42的顶端旋转连接；所述挡板52与所述斜槽20相配合。2.根据权利要求1所述的碎屑流斜槽实验装置，其特征在于，所述挡板起落架50还包括设置在所述转轴51和所述定位架42之间连接处的插销53，所述插销53贯穿所述转轴51和定位架42。3.根据权利要求2所述的碎屑流斜槽实验装置，其特征在于，所述插销53的一端设有圆环。4.根据权利要求3所述的碎屑流斜槽实验装置，其特征在于，所述挡板起落架50还包括悬臂54和重块55，所述悬臂54的两端分别与所述转轴51和所述重块55连接，所述重块55位于所述挡板52靠近所述升降装置10的一侧；所述定位架42上设有自锁钩43，所述自锁钩43的开口朝向所述悬臂54。5.根据权利要求4所述的碎屑流斜槽实验装置，其特征在于，所述转轴51上设有定位环56，所述定位环56与所述定位架42接触。6.根据权利要求5所述的碎屑流斜槽实验装置，其特征在于，所述调节片41通过螺栓与所述斜槽20的外侧连接，所述调节片41的中部设有第一条形孔44；所述定位架42通过置于所述第一条形孔44内的螺栓与所述调节片41连接，所述定位架42的中部设有第二条形孔45，所述定位架42通过置于所述第二条形孔45内的螺栓与所述斜槽20的外侧连接。7.根据权利要求1至6任一项所述的碎屑流斜槽实验装置，其特征在于，所述升降装置10包括支架11、螺杆12以及升降台13；所述螺杆12竖直设置并且其两端分别与所述支架11旋转连接；所述升降台13与所述螺杆12螺纹连接并且所述升降台13与所述斜槽20的顶端旋转连接。8.根据权利要求7所述的碎屑流斜槽实验装置，其特征在于，所述升降装置10还包括与所述螺杆12平行设置的导向杆14，所述导向杆14的中部穿过所述升降台13，所述导向杆14的两端与所述支架11连接。9.根据权利要求8所述的碎屑流斜槽实验装置，其特征在于，所述螺杆12上固定设有手轮15；所述螺杆12的两端分别通过轴承16与所述支架11连接。10.根据权利要求9所述的碎屑流斜槽实验装置，其特征在于，所述所述升降台13通过活页与所述斜槽20的顶端旋转连接；所述斜槽20的底端与所述水平槽30连通并且所述斜槽20的底端通过活页与所述水平槽30旋转连接。

百度查询： 西南交通大学 一种碎屑流斜槽实验装置

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