一種滑坡試驗裝置的製作方法
2023-09-19 00:24:10 1
本發明涉及滑坡研究技術領域，尤其涉及一種滑坡試驗裝置。
背景技術：
滑坡是斜坡巖土體沿著慣通的剪切破壞面所發生的滑移地質現象，而將具有極高運動速度和超遠運動距離特點的滑坡稱為高速遠程滑坡，由於高速遠程滑坡具有極大破壞性，因此它的運動機理，一直是國內外學者研究的熱點。
現有技術方案用來模擬高速遠程滑坡試驗的方法主要有環剪試驗和三軸壓縮試驗及直剪試驗。其中三軸壓縮試驗和直剪試驗剪切位移較小，環剪雖然使剪切位移有所增大，但受制於模型尺寸，也不能有效模擬出實際特徵，並且這些手段都是利用儀器對模型直接進行剪切，而不能體現出本身該有的高速特點，所以傳統的模型試驗雖然能夠模擬高速遠程滑坡—碎屑流的一些簡單特徵，例如堆積物的形狀，但是顆粒物質並沒有顯示出明顯的流態化特徵，不能夠模擬它的高速遠程效應機制。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種滑坡試驗裝置，該裝置能夠在人工控制和幹預下完成高速遠程滑坡試驗研究，模擬高速狀態下邊坡滑移特性，測試其動態效應，從而為滑坡災害防治提供技術支撐。
一種滑坡試驗裝置，所述裝置包括高速小車、剎車裝置、拖動裝置和衝擊裝置，其中：
所述高速小車上平面開有t形槽，用於安裝試驗箱；
所述剎車裝置採用汽車液壓剎車裝置改造，人工踩踏液壓增壓由伺服液壓驅動代替，並由伺服電機提供動力，該伺服電機安裝在所述高速小車底板的底部；
所述拖動裝置用於將所述高速小車及試驗箱按照控制要求在一定的長度範圍內加速到需要的速度，具體是將連接在所述高速小車下方耳環的線纜套在所述拖動裝置的掛鈎上，該拖鉤在傳送帶帶動下加速向前運動，當到達設定速度後，傳送帶減速運行至停止，線纜在慣性作用下繼續向前運動而自動脫鉤；
所述衝擊裝置用於增加高速衝擊時的衝擊力，且所述衝擊裝置的衝擊制動採用鋼絲繩直接繃緊的制動方式，具體是將所述衝擊裝置制動輥上的鋼絲繩與所述高速小車端部的耳環相連接，所述高速小車運行時拖動鋼絲繩自動向前，當運動到鋼絲繩的長度時，所述鋼絲繩繃緊制動。
所述高速小車採用50mm高強度板和汽車專用槽鋼製造，車輪軸與車體連接採用彈簧鋼板。
所述高速小車的速度採用旋轉測量方式，具體包括：
將傳感器安裝在所述高速小車車輪的一端，車輪每旋轉一周，所述傳感器發出一定數量的脈衝信號，通過單位時間內脈衝信號數量即可換算出實時的轉速，該轉速與車輪周長的乘積即是所述高速小車的線速度。
對所述高速小車內的電氣元件供電採用滑觸線方式，具體為：
將4根單組滑觸線組成供電線路，所述高速小車拖動動觸頭在滑槽內移動，滑槽固定在電纜溝內。
所述單組滑觸線由h型鋁合金本體導軌加壓v型不鏽鋼滑接帶、pvc絕緣外殼、外置式集電器以及懸吊固定組件組合而成。
安裝於所述高速小車上的試驗箱為頂部與前端敞開式試驗箱；或頂部敞開，前端封閉式試驗箱。
由上述本發明提供的技術方案可以看出，上述裝置能夠在人工控制和幹預下完成高速遠程滑坡試驗研究，模擬高速狀態下邊坡滑移特性，測試其動態效應，從而為滑坡災害防治提供技術支撐。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。
圖1為本發明實施例所提供滑坡試驗裝置的整體結構示意圖；
圖2為本發明實施例所述高速小車的側視圖；
圖3為本發明實施例所述拖動裝置的工作示意圖；
圖4為本發明實施例所述裝置進行試驗的過程示意圖。
具體實施方式
下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。
本發明實施例所述裝置採用高速運動的車載模型，通過突然制動來模擬高速狀態下的邊坡滑移特性，測試及其動態效應。下面將結合附圖對本發明實施例作進一步地詳細描述，如圖1所示為本發明實施例所提供滑坡試驗裝置的整體結構示意圖，所述裝置包括高速小車、剎車裝置、拖動裝置和衝擊裝置，其中：
所述高速小車上平面開有t形槽，用於安裝試驗箱，試驗箱的大小形狀不受限制，該試驗箱為頂部與前端敞開式試驗箱，或頂部敞開，前端封閉式試驗箱；具體實現過程中，如圖2所示為本發明實施例所述高速小車的側視圖，參考圖2：上述高速小車採用50mm高強度板和汽車專用槽鋼製造，車輪軸與車體連接採用彈簧鋼板，在保證水平剛度的同時，在軸向有一定的減震作用，降低軌道鋪設精度要求；
所述剎車裝置採用汽車液壓剎車裝置改裝製造，人工踩踏液壓增壓由伺服液壓驅動代替，由伺服電機提供動力，滾珠絲杆加壓，該伺服電機安裝在所述高速小車底板的底部，數據傳送採用無線wifi方式；這裡，剎車的基本原理是駕駛員踩下剎車踏板，向剎車總泵中的剎車油施加壓力，液體將壓力通過管路傳遞到每個車輪剎車卡鉗的活塞上，活塞驅動剎車卡鉗夾緊剎車盤從而產生巨大摩擦力使車輛減速；
所述拖動裝置用於將所述高速小車及試驗箱按照控制要求在一定的長度範圍內加速到需要的速度，如圖3所示為本發明實施例所述拖動裝置工作示意圖，參考圖3，具體過程為：
將連接在所述高速小車下方耳環的線纜套在所述拖動裝置的掛鈎上，拖鉤在傳送帶帶動下加速向前運動，當到達設定速度後，傳送帶減速運行至停止，線纜在慣性作用下繼續向前運動而自動脫鉤，此時可以啟動剎車裝置，即可進行滑坡試驗。
所述衝擊裝置用於增加高速衝擊時的衝擊力，且所述衝擊裝置的衝擊制動採用鋼絲繩長度到位後直接繃緊的制動方式，此方式制動時間短，慣性衝擊力大，能更好的模擬高速衝擊效果，具體過程為：
將所述衝擊裝置制動輥上的鋼絲繩與所述高速小車端部的耳環相連接，所述高速小車運行時拖動鋼絲繩自動向前，當運動到鋼絲繩的長度時，所述鋼絲繩繃緊制動。
另外，具體實現中，上述高速小車的速度可以採用旋轉測量方式，具體包括：
將傳感器安裝在所述高速小車車輪的一端，車輪每旋轉一周，所述傳感器發出一定數量的脈衝信號，通過單位時間內脈衝信號數量即可換算出實時的轉速，該轉速與車輪周長的乘積即是所述高速小車的線速度。
另外，本機速度的測量可以採用霍爾雙通道轉速傳感器，該傳感器安裝於測速端蓋上，通過感應導磁體上凸起的齒或是凹下的槽，相應的給出高低電平，用於檢測輪軸的轉速、線速度，再通過計算處理可得到被測體的加速度。
同時由於高速小車處於高速運動，對所述高速小車內的伺服驅動器、伺服電源、伺服電機及伺服控制器等電氣元件供電可以採用滑觸線方式，具體為：
將4根單組滑觸線組成供電線路，所述高速小車拖動動觸頭在滑槽內移動，滑槽固定在電纜溝內。其中，所述單組滑觸線由h型鋁合金本體導軌加壓v型不鏽鋼滑接帶、pvc絕緣外殼、外置式集電器以及懸吊固定組件組合而成。
具體實現中，上述剎車裝置的控制過程可以由伺服控制系統來完成，該伺服控制系統可以包括計算機、伺服控制器、伺服驅動器、傳感器及控制軟體，具體來說：
計算機將控制命令發送到伺服控制器，伺服控制器根據傳感器傳送回來的數據與計算機發出的命令數據對比、計算，根據計算結果對所述剎車裝置上的伺服電機發出控制指令，伺服電機驅動絲杆動作，使得傳感器的示值發生變化，此數值再次傳送到伺服控制器，組成閉環伺服控制系統。由於現有伺服控制器為rs232通訊接口，計算機與控制器的通信受限制，故採用無線通信方式，計算機通過無線wifi向控制器發送指令。
上述改裝後的伺服驅動可以代替人工踩踏動作，伺服控制器可以代替人的大腦，速度傳感器可以代替人的神經。上述伺服控制器可以採用德國doli公司的全數字伺服控制器，具有解析度高、控制精度高、無漂移、故障率低、控制方式的無衝擊轉換和故障自診斷等特點；伺服驅動器可以採用松下伺服驅動器，採用數位訊號處理器(dsp)作為控制核心，可以實現比較複雜的控制算法，實現數位化、網絡化和智能化。
下面對上述裝置的試驗過程進行詳細描述，如圖4所示為本發明實施例所述裝置試驗過程的示意圖，參考圖4：
首先，在加速區，高速小車在②號電動高速卷揚機帶動下，隨時間逐漸加速，拖動①號卷揚機運動，待速度達到試驗要求時，降低②號電動高速卷揚機速度，實現小車與②號卷揚機脫鉤，小車做勻速運動，進入勻速區；
當高速小車運行到指定地點時，由①號卷揚機突然制動，使高速小車停下，或由電磁控制使高速小車制動，高速小車內的試驗模型發生失穩運動，從而就可以觀察滑坡形態與滑坡模式。
綜上所述，本發明實施例所述裝置具有如下優點：
1)利用車載模出型，通過突然制動來模擬滑坡中坡體受到的剪力，替代了傳統試驗人工加載剪力的方法，與實際相比更為真實；
2)相比於傳統試驗方法，本發明裝置的坡體試驗模型較大，克服了部分尺寸效應的影響；
3)將伺服系統應用於滑坡試驗，增加了試驗結果的準確性。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。