专利名称：滑坡模拟实验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模拟实验装置，尤其涉及一种滑坡模拟实验装置。
背景技术：
我国是地质灾害多发的国家，灾害类型多、分布范围广，其中尤以边坡垮塌造成的 灾害为巨。多年来，相关领域的教研以及工程实践人员从不同方面对滑坡产生机理、治理措 施的研究工作投入了大量的精力并取得了丰硕的成果。因利用边坡模型来进行研究具有 方便、操作性强、测定目标多样化等优点，且所得数据易于整合后应用工程实践之中，故该 类研究方法受到了相关领域研究人员的普遍青睐。事实证明，通过建立与现场地质体成一 定比例关系的模型来进行研究的方法是适用且必不可少的。但遗憾的是，模型毕竟有别于 现场地质体，其试验所得参数往往不能直接应用于工程实践中去，这源于多种因素。如模 型材料的选取，几何形状的构建等。其中，边界效应是引起模型试验结果失真的一个重要因 素(模型边界效应指的是模型所处实验装置对其试验结果产生的偏离实际规律的影响)， 因此，采用一定手段对模拟装置的边界效应进行系统仔细的研究十分必要。另外，由加拿大 学者Y. P. Vaid等人的试验结果表明，从不同高度处往实验装置中加料时，降落高度不同时 材料的能量也会有所不同，故所形成的模型材料的孔隙率也相应不同。为保证边坡模型材 料的孔隙率大致相同，也即避免孔隙率变化较大而对相应试验结果造成不利影响，加料的 步骤和方式需要严格相同，以减少实验过程中的干扰因素，提高实验结果的可靠性。现有的 滑坡模拟实验装置都是在“固定边坡模型宽度、固定边坡倾斜角度”的情况下进行的，实验 方式单一、灵活性不强，所得数据代表性有限，不利于不同工况条件下的滑坡模拟实验的进 行，尤其不利于不同宽度边坡模型的建立，不能满足边界效应研究过程中滑坡模拟实验的 要求。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种可根据不同实验需求对边坡模型的宽度和边 坡倾斜角度进行调节，可以对边坡角度进行实时测量，并且可以通过摄像装置对滑坡过程 进行完整记录的滑坡模拟实验装置。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种滑坡模拟实验装置，包括敞口实 验箱、水平支架、实验箱驱动装置和自动测角仪，实验箱的正面板(正面为实验过程中朝向 摄像机和照相机一侧的面)由透明材料制成，背面板与正面板平行且以可沿垂直于正面板 方向移动的方式设置于两侧面板之间，侧面板上设置有背面板固定装置，实验箱位于水平 支架上，实验箱底面沿垂直于正面板的方向与水平支架单自由度铰接，实验箱下方设置有 实验箱驱动装置，实验箱驱动装置的活动端作用于实验箱的底部形成翻斗结构，实验箱驱 动装置的活动端为球形，实验箱上设置有自动测角仪，实验箱的正前方架设有摄像机和连 拍照相机。
进一步，还包括加料装置，所述加料装置包括扁平状漏斗和设置于漏斗出料口上的控制阀，扁平状漏斗两端还设置有滚轮，实验箱的两侧面板的上表面沿垂直于正面板的 方向设置有导位槽，滚轮嵌入导位槽内与导位槽滑动配合，扁平状漏斗出料口长度与实验 箱两侧面板之间的距离相同；进一步，所述实验箱驱动装置为电动液压泵或电动千斤顶；进一步，实验箱的侧面板上沿垂直于正面板的方向设置有刻度；进一步，所述水平支架上设置有加强肋。 本发明的有益效果第一，实验箱的正面板采用透明材料制成，方便对实验箱内滑 坡过程的观察，也方便摄像机和照相机对滑坡过程的拍摄记录；第二，实验箱的背面板以可 沿垂直于正面板方向移动的方式设置于两侧面板之间，因此在滑坡的不同的实验阶段可以 根据不同的需求调节实验箱的侧向宽度，来制造几何边界不同的边坡模型，能够满足边界 效应实验中对不同宽度的边坡模型的要求；第三，实验箱的底面设置自动测角仪，可在实验 进行过程中实时测定坡角(坡角即是指实验过程中箱体底面与水平面的夹角)的角度值； 第四，采用摄像机和连拍相机对实验过程进行全程记录，可以精确的辨别和分析滑坡的发 展特征，最大程度的消除人肉眼观察带来的误差，并能反复的对实验现象进行分析，提高实 验结果的精确度；第五，实验箱上设置可沿垂直于正面板方向移动的加料装置，保证了相同 的加料高度，勻速移动加料装置以保证勻速加料，以满足边坡模型各部位材料孔隙率大致 相同的要求，减少实验过程中的干扰因素。本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度 上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的 实践中得到教导。


下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明；附图1为本发明使用前的结构示意图；附图2为本发明使用过程中的结构示意图；附图3为本发明的加料装置结构示意图。
具体实施例方式附图1为本发明使用前的结构示意图；附图2为本发明使用过程中的结构示意图； 附图3为本发明的加料装置的结构示意图。如图所示，本发明的滑坡模拟实验装置包括敞 口实验箱1、水平支架2、实验箱驱动装置3和自动测角仪4，实验箱1的正面板由透明材料 制成，本实施例中的透明材料为有机玻璃，背面板与正面板平行且以可沿垂直于正面板的 方向移动的方式设置于两侧面板之间，侧面板上设置有背面板固定装置，本实施例中，侧面 板上沿垂直于正面板的方向间隔设置有通孔，背面板侧壁上与侧面板上通孔相对应的位置 设置有凹孔，通孔与凹孔之间通过销钉将背面板与侧面板固定连接；实验箱1位于水平支 架2上，实验箱1底面右侧沿垂直于正面板的方向与水平支架2单自由度铰接，实验箱1下 方设置有实验箱驱动装置3，本实施例中实验箱驱动装置为电动千斤顶，电动千斤顶的顶杆 作用于实验箱1的底部，形成翻斗结构，电动千斤顶的顶杆上端为球形，实验箱1的上设置 有自动测角仪4，本实施例中，自动测角仪4水平设置于实验箱1的底面，自动测角仪4能够随着实验箱1的翻转而测量出坡角β，实验箱1的正前方架设有摄像机和连拍照相机，用于 对实验过程进行全程跟踪拍摄，对实验现象进行记录；作为对本发明的进一步改进，本模拟实验装置还包括加料装置，所述加料装置包 括扁平状漏斗5和设置于漏斗出料口上的控制阀7，扁平状漏斗两端还设置有滚轮6，实验 箱1的两侧面板上表面沿垂直于正面板的方向设置有导位槽，滚轮6嵌入导位槽内与导位 槽滑动配合，扁平状漏斗出料口长度与实验箱两侧面板之间的距离相同，实验前，将加料装 置架在实验箱1上，调整好控制阀门7，用手动的方式来回勻速移动加料装置，使实验材料 均勻的落到实验箱1内，最终形成性质均勻的初始边坡模型8。本滑坡模拟实验装置的使用方法为先将实验箱1水平置于支架2上，往实验箱1 内均勻加料形成预定边坡模型后，启动电动液压千斤顶，使实验箱1缓慢翻转，同时启动自 动测角仪、摄像机和连拍照相机，随着坡脚β的增大，边坡模型8开始滑坡，逐步完成模拟 过程，当完成预定的滑坡模拟实验后，停止电动液压千斤顶，同时关闭自动测角仪、摄像机 和连拍照相机，最后反复研究摄像机和连拍照相机记录下来的滑坡过程，分析滑坡发展特 征，得出实验结论。本滑坡模拟实验装置结构简单，操作方便，模拟环境逼真，所得实验数据 可靠性高。作为对本发明的进一步改进，实验箱1的侧面板上沿垂直于正面板的方向设置有 刻度，方便移动和测量边坡模型的宽度。
作为对本发明的进一步改进，所述支架2上设置有加强肋9，以增加模拟实验装置 的稳固性。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
权利要求
一种滑坡模拟实验装置，其特征在于包括敞口实验箱(1)、水平支架(2)、实验箱驱动装置(3)和自动测角仪(4)，实验箱(1)的正面板由透明材料制成，背面板与正面板平行且以可沿垂直于正面板的方向移动的方式设置于两侧面板之间，侧面板上设置有背面板固定装置，实验箱(1)位于水平支架(2)上，实验箱(1)底面沿垂直于正面板的方向与水平支架(2)单自由度铰接，实验箱(1)下方设置有实验箱驱动装置(3)，实验箱驱动装置(3)的活动端作用于实验箱(1)的底部形成翻斗结构，实验箱驱动装置(3)的活动端为球形，实验箱(1)上设置有自动测角仪(4)，实验箱(1)的正前方架设有摄像机和连拍照相机。
2.根据权利要求1所述的滑坡模拟实验装置，其特征在于还包括加料装置，所述加 料装置包括扁平状漏斗(5)和设置于漏斗出料口上的控制阀(7)，扁平状漏斗两端还设置 有滚轮(6)，实验箱(1)两侧面板的上表面沿垂直于正面板的方向设置有导位槽，滚轮(6) 嵌入导位槽内与导位槽滑动配合，扁平状漏斗出料口长度与实验箱两侧面板之间的距离相等。
3.根据权利要求1所述的滑坡模拟实验装置，其特征在于所述实验箱驱动装置(3) 为电动液压泵或电动千斤顶。
4.根据权利要求1或2所述的滑坡模拟实验装置，其特征在于实验箱(1)的侧面板 上沿垂直于正面板的方向设置有刻度。
5.根据权利要求1所述的滑坡模拟实验装置，其特征在于所述水平支架(2)上设置 有加强肋(9)。
全文摘要
本发明提供了一种滑坡模拟实验装置，包括敞口实验箱、水平支架、实验箱驱动装置和自动测角仪，实验箱的正面板由透明材料制成，背面板与正面板平行且以可沿垂直于正面板的方向移动的方式设置于两侧面板之间，侧面板上设置有背面板固定装置，实验箱位于水平支架上，实验箱底面沿垂直于正面板的方向与水平支架单自由度铰接，实验箱下方设置有实验箱驱动装置，实验箱驱动装置的活动端作用于实验箱的底部形成翻斗结构，实验箱上设置有自动测角仪，实验箱的正前方架设有摄像机和连拍照相机，该实验装置能够根据不同宽度边坡模型的需要调节实验箱的宽度，同时还可自动测量坡角，通过摄像机和照相机对实验过程的全程记录，方便实验人员的观察研究。
文档编号G01C1/00GK101839714SQ201010175738
公开日2010年9月22日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者侯龙, 冯国建, 刘东燕, 张训详, 朱正伟, 李东升, 王平, 罗云菊, 臧亚君, 董倩, 薛凯喜, 赵宝云, 赵新涛, 辜文杰, 郑志明 申请人:重庆大学