邊坡三維底摩擦試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種模擬實驗裝置，具體是一種模擬邊坡破壞的三維試驗裝置。
【背景技術】
[0002]在各類自然災害中，邊坡的滑坡、崩塌和坍塌等屬于巨大地質自然災害，在我國，每年由滑坡造成的經濟損失非常巨大，其中露天礦邊坡的滑坡造成的經濟損失也是不能忽視的。因此，對于滑坡破壞的機理的研究，成為非常重要的研究課題。邊坡的破壞是由于剪應力超過邊坡的抗剪強度所引起的，對于不同位置的剪應力所引起的邊坡不同形式的破壞，以及相同破壞形式但破壞位置不同的研究對邊坡穩定性的分析提供很珍貴的數據。其中，以底摩擦力用來模擬邊坡破壞的試驗分析應是較為重要的數據，但是當前還沒有以底摩擦力用來模擬邊坡破壞的三維裝置。
【發明內容】
[0003]本發明是一種模擬邊坡破壞的三維底摩擦試驗裝置，能夠對邊坡穩定性分析提供有用的數據和清晰的觀測及分析。
[0004]本發明的技術方案為:
[0005]邊坡三維底摩擦試驗裝置，由邊坡模型、摩擦裝置、水平荷載裝置、基本框架和多段式作用板組成;其中，邊坡模型是單級臺階或者多級臺階的實體，邊坡模型被包封在模型箱中；摩擦裝置設置在邊坡模型底部;水平荷載裝置設置在邊坡模型背部;所述的摩擦裝置和水平荷載裝置均安置在基本框架內。
[0006]所述的模型箱側面是平面面板，正面為透明面板，板上帶有位移監測裝置;邊坡模型背部靠在盒體一側。
[0007]所述的摩擦裝置為電動機、電機皮帶、主動滾筒、從動滾筒和滾筒皮帶的聯動裝置;電動機產生動力，通過電機皮帶傳送至主動滾筒，主動滾筒通過滾筒皮帶傳送至從動滾筒，實現對邊坡模型的摩擦。
[0008]所述的水平荷載裝置主要由固定板、固定在固定板上的滑軌以及裝載在固定板上的千斤頂組成;在滑軌上帶有卡槽。
[0009]所述的基本框架由鋼板、鋼條制成。
[0010]基本框架在水平方向分為三層，底層是電動機承載框架，中層是摩擦裝置承載框架，上層是邊坡承載框架;在邊坡承載框架內部中間固定安裝有皮帶承載板;基本框架一側為兩個豎直的框架，內側是多段板框架，外側是水平荷載裝置承載框架。
[0011]所述的多段式作用板由十幾塊相同的橫板拼合在一起。
[0012]每一橫板兩端安有橫板連接裝置，相鄰的橫板連接裝置由螺栓固定。
[0013]邊坡模型安置在邊坡承載框架上，邊坡模型背部靠近多段板框架；電動機安置在電動機承載框架上，主動滾筒和從動滾筒安置在摩擦裝置承載框架上，分跨在皮帶承載板兩側;滾筒皮帶被承載在皮帶承載板上;多段式作用板限定在多段板框架內，緊貼在邊坡模型背部；固定板固定安裝在水平荷載裝置承載框架上，千斤頂頂部通過之間的推板頂在多段式作用板上。
[0014]本試驗裝置的特點及優異效果是:
[0015]1.實現模擬自然或人為的邊坡模型的破壞模式，該功能主要由摩擦裝置和水平荷載裝置組成。
[0016]2.可以使載荷定位施加，通過多段位的作用板可實現對邊坡不同位置的施加水平作用力。
[0017]3.本試驗裝置結構簡單，成本低廉，操作方法簡便易行，試驗效果準確。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的整體結構示意圖；
[0019]圖2為水平荷載裝置示意圖；
[0020]圖3為摩擦裝置示意圖；
[0021]圖4為基本框架示意圖；
[0022]圖5為多短板連接方式示意圖；
[0023]圖中標記:
[0024]1-邊坡模型
[0025]2-摩擦裝置2.1-主動滾筒2.2-從動滾筒2.3-滾筒皮帶2.4-電動機2.5-電機皮帶
[0026]3-水平荷載裝置3.1-固定板3.2-滑軌3.3-千斤頂3.4-推板3.5-卡槽
[0027]4-基本框架4.1-多段板固定框架4.2-皮帶承載板4.3-邊坡承載框架4.4-摩擦裝置承載框架4.5-水平荷載裝置承載框架4.6-電動機承載框架
[0028]5-多段式作用板5.1-橫板5.2-橫板連接裝置5.3-螺栓
【具體實施方式】
[0029]下面通過附圖對邊坡三維底摩擦試驗裝置作詳細說明:
[0030]參見圖1，邊坡三維底摩擦試驗裝置由邊坡模型1、摩擦裝置2、水平荷載裝置3、基本框架4和多段式作用板5組成。其中，邊坡模型I是單級臺階或者多級臺階的實體，邊坡模型I被包封在矩形的模型箱中。摩擦裝置2設置在邊坡模型I底部;水平荷載裝置3設置在邊坡模型I背部;所述的摩擦裝置2和水平荷載裝置3均安置在基本框架4內。
[0031]所述的模型箱側面是平面面板，正面為透明面板，板上帶有位移監測裝置。邊坡模型I背部靠在盒體一側。邊坡模型I按研究原型的幾何比例和各種物理力學參數制作成相似模型，以及確定相應的邊界條件。
[0032]參見圖2，所述的摩擦裝置2為電動機2.4、電機皮帶2.5、主動滾筒2.1、從動滾筒2.2和滾筒皮帶2.3的聯動裝置。電動機2.4產生動力，通過電機皮帶2.5傳送至主動滾筒2.1，主動滾筒2.1通過滾筒皮帶2.3傳送至從動滾筒2.2，實現對邊坡模型I的摩擦。
[0033]參見圖3，所述的水平荷載裝置3主要由固定板3.1、固定在固定板3.1上的滑軌3.2以及裝載在固定板3.1上的千斤頂3.3組成。在滑軌3.2上帶有卡槽3.5，卡槽3.5可以將千斤頂3.3固定在需要的位置。
[0034]參見圖4，所述的基本框架4由鋼板、鋼條制成。基本框架4在水平方向分為三層，底層是電動機承載框架4.6，中層是摩擦裝置承載框架4.4，上層是邊坡承載框架4.3。在邊坡承載框架4.3內部中間固定安裝有皮帶承載板4.2。基本框架4一側為兩個豎直的框架，內側是多段板框架4.1，外側是水平荷載裝置承載框架4.5。
[0035]參見圖5，所述的多段式作用板5由十幾塊相同的橫板5.1拼合在一起，每一橫板5.1兩端安有橫板連接裝置5.2，相鄰的橫板連接裝置5.2由螺栓5.3固定。
[0036]各設備的安裝方式為:邊坡模型I安置在邊坡承載框架4.3上，邊坡模型I背部靠近多段板框架4.1。電動機2.4安置在電動機承載框架4.6上，主動滾筒2.1和從動滾筒2.2安置在摩擦裝置承載框架4.4上，分跨在皮帶承載板4.2兩側;滾筒皮帶2.3被承載在皮帶承載板
4.2上。多段式作用板5限定在多段板框架4.1內，緊貼在邊坡模型I背部。固定板3.1固定安裝在水平荷載裝置承載框架4.5上，千斤頂3.3頂部通過之間的推板3.4頂在多段式作用板5上。
[0037]本發明的實際操作為:
[0038]將邊坡模型I放在模型箱中，啟動電動機2.4帶動摩擦裝置2的滾筒皮帶2.3轉動。將多段式作用板5固定在所需位置，并將千斤頂3.3在滑軌3.2上滑動，固定到該位置，使千斤頂3.3推動多段式作用板5作用在邊坡模型I上，模擬邊坡破壞時的剪切力，從而實現模擬三維立體邊坡模型在自然或人力的情況下發生破壞。
【主權項】
1.邊坡三維底摩擦試驗裝置，其特征在于:由邊坡模型、摩擦裝置、水平荷載裝置、基本框架和多段式作用板組成;其中，邊坡模型是單級臺階或者多級臺階的實體，邊坡模型被包封在模型箱中；摩擦裝置設置在邊坡模型底部;水平荷載裝置設置在邊坡模型背部;所述的摩擦裝置和水平荷載裝置均安置在基本框架內。2.根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于:所述的模型箱側面是平面面板，正面為透明面板，板上帶有位移監測裝置;邊坡模型背部靠在盒體一側。3.根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于:所述的摩擦裝置為電動機、電機皮帶、主動滾筒、從動滾筒和滾筒皮帶的聯動裝置;電動機產生動力，通過電機皮帶傳送至主動滾筒，主動滾筒通過滾筒皮帶傳送至從動滾筒，實現對邊坡模型的摩擦。4.根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于:所述的水平荷載裝置主要由固定板、固定在固定板上的滑軌以及裝載在固定板上的千斤頂組成;在滑軌上帶有卡槽。5.根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于:所述的基本框架由鋼板、鋼條制成。6.根據權利要求1或5所述的試驗裝置，其特征在于:基本框架在水平方向分為三層，底層是電動機承載框架，中層是摩擦裝置承載框架，上層是邊坡承載框架;在邊坡承載框架內部中間固定安裝有皮帶承載板;基本框架一側為兩個豎直的框架，內側是多段板框架，外側是水平荷載裝置承載框架。7.根據權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于:所述的多段式作用板由十幾塊相同的橫板拼合在一起。8.根據權利要求7所述的試驗裝置，其特征在于:每一橫板兩端安有橫板連接裝置，相鄰的橫板連接裝置由螺栓固定。9.根據權利要求6所述的試驗裝置，其特征在于:邊坡模型安置在邊坡承載框架上，邊坡模型背部靠近多段板框架；電動機安置在電動機承載框架上，主動滾筒和從動滾筒安置在摩擦裝置承載框架上，分跨在皮帶承載板兩側;滾筒皮帶被承載在皮帶承載板上;多段式作用板限定在多段板框架內，緊貼在邊坡模型背部；固定板固定安裝在水平荷載裝置承載框架上，千斤頂頂部通過之間的推板頂在多段式作用板上。
【專利摘要】本發明是一種邊坡三維底摩擦試驗裝置，屬于模擬邊坡破壞的試驗裝置。它是由邊坡模型、摩擦裝置、水平荷載裝置和基本框架組成：其中邊坡模型可以是多級臺階的實體，邊坡模型被包在矩形的盒體中；摩擦裝置設置在邊坡模型底部；水平荷載裝置在邊坡模型背部。本發明通過底部摩擦裝置和背部的加載裝置，模擬邊坡破壞時的剪切力，以實現模擬三維立體邊坡模型在自然或人力的情況下發生破壞。本實驗裝置結構簡單，造價低廉，能夠清晰的觀察邊坡的破壞方式，同時也能夠較為準確的對模擬邊坡模型的破壞數據和效果測定。
【IPC分類】G01N3/24
【公開號】CN105675408
【申請號】CN201610125409
【發明人】孫書偉, 陳文軒
【申請人】中國礦業大學(北京)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月7日