本發(fā)明涉及滑坡研究技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種滑坡試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

滑坡是斜坡巖土體沿著慣通的剪切破壞面所發(fā)生的滑移地質(zhì)現(xiàn)象，而將具有極高運(yùn)動(dòng)速度和超遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)距離特點(diǎn)的滑坡稱(chēng)為高速遠(yuǎn)程滑坡，由于高速遠(yuǎn)程滑坡具有極大破壞性，因此它的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)方案用來(lái)模擬高速遠(yuǎn)程滑坡試驗(yàn)的方法主要有環(huán)剪試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)及直剪試驗(yàn)。其中三軸壓縮試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)剪切位移較小，環(huán)剪雖然使剪切位移有所增大，但受制于模型尺寸，也不能有效模擬出實(shí)際特征，并且這些手段都是利用儀器對(duì)模型直接進(jìn)行剪切，而不能體現(xiàn)出本身該有的高速特點(diǎn)，所以傳統(tǒng)的模型試驗(yàn)雖然能夠模擬高速遠(yuǎn)程滑坡—碎屑流的一些簡(jiǎn)單特征，例如堆積物的形狀，但是顆粒物質(zhì)并沒(méi)有顯示出明顯的流態(tài)化特征，不能夠模擬它的高速遠(yuǎn)程效應(yīng)機(jī)制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種滑坡試驗(yàn)裝置，該裝置能夠在人工控制和干預(yù)下完成高速遠(yuǎn)程滑坡試驗(yàn)研究，模擬高速狀態(tài)下邊坡滑移特性，測(cè)試其動(dòng)態(tài)效應(yīng)，從而為滑坡災(zāi)害防治提供技術(shù)支撐。

一種滑坡試驗(yàn)裝置，所述裝置包括高速小車(chē)、剎車(chē)裝置、拖動(dòng)裝置和沖擊裝置，其中：

所述高速小車(chē)上平面開(kāi)有t形槽，用于安裝試驗(yàn)箱；

所述剎車(chē)裝置采用汽車(chē)液壓剎車(chē)裝置改造，人工踩踏液壓增壓由伺服液壓驅(qū)動(dòng)代替，并由伺服電機(jī)提供動(dòng)力，該伺服電機(jī)安裝在所述高速小車(chē)底板的底部；

所述拖動(dòng)裝置用于將所述高速小車(chē)及試驗(yàn)箱按照控制要求在一定的長(zhǎng)度范圍內(nèi)加速到需要的速度，具體是將連接在所述高速小車(chē)下方耳環(huán)的線(xiàn)纜套在所述拖動(dòng)裝置的掛鉤上，該拖鉤在傳送帶帶動(dòng)下加速向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定速度后，傳送帶減速運(yùn)行至停止，線(xiàn)纜在慣性作用下繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)而自動(dòng)脫鉤；

所述沖擊裝置用于增加高速?zèng)_擊時(shí)的沖擊力，且所述沖擊裝置的沖擊制動(dòng)采用鋼絲繩直接繃緊的制動(dòng)方式，具體是將所述沖擊裝置制動(dòng)輥上的鋼絲繩與所述高速小車(chē)端部的耳環(huán)相連接，所述高速小車(chē)運(yùn)行時(shí)拖動(dòng)鋼絲繩自動(dòng)向前，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到鋼絲繩的長(zhǎng)度時(shí)，所述鋼絲繩繃緊制動(dòng)。

所述高速小車(chē)采用50mm高強(qiáng)度板和汽車(chē)專(zhuān)用槽鋼制造，車(chē)輪軸與車(chē)體連接采用彈簧鋼板。

所述高速小車(chē)的速度采用旋轉(zhuǎn)測(cè)量方式，具體包括：

將傳感器安裝在所述高速小車(chē)車(chē)輪的一端，車(chē)輪每旋轉(zhuǎn)一周，所述傳感器發(fā)出一定數(shù)量的脈沖信號(hào)，通過(guò)單位時(shí)間內(nèi)脈沖信號(hào)數(shù)量即可換算出實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速與車(chē)輪周長(zhǎng)的乘積即是所述高速小車(chē)的線(xiàn)速度。

對(duì)所述高速小車(chē)內(nèi)的電氣元件供電采用滑觸線(xiàn)方式，具體為：

將4根單組滑觸線(xiàn)組成供電線(xiàn)路，所述高速小車(chē)拖動(dòng)動(dòng)觸頭在滑槽內(nèi)移動(dòng)，滑槽固定在電纜溝內(nèi)。

所述單組滑觸線(xiàn)由h型鋁合金本體導(dǎo)軌加壓v型不銹鋼滑接帶、pvc絕緣外殼、外置式集電器以及懸吊固定組件組合而成。

安裝于所述高速小車(chē)上的試驗(yàn)箱為頂部與前端敞開(kāi)式試驗(yàn)箱；或頂部敞開(kāi)，前端封閉式試驗(yàn)箱。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，上述裝置能夠在人工控制和干預(yù)下完成高速遠(yuǎn)程滑坡試驗(yàn)研究，模擬高速狀態(tài)下邊坡滑移特性，測(cè)試其動(dòng)態(tài)效應(yīng)，從而為滑坡災(zāi)害防治提供技術(shù)支撐。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供滑坡試驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述高速小車(chē)的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述拖動(dòng)裝置的工作示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述裝置進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明實(shí)施例所述裝置采用高速運(yùn)動(dòng)的車(chē)載模型，通過(guò)突然制動(dòng)來(lái)模擬高速狀態(tài)下的邊坡滑移特性，測(cè)試及其動(dòng)態(tài)效應(yīng)。下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供滑坡試驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置包括高速小車(chē)、剎車(chē)裝置、拖動(dòng)裝置和沖擊裝置，其中：

所述高速小車(chē)上平面開(kāi)有t形槽，用于安裝試驗(yàn)箱，試驗(yàn)箱的大小形狀不受限制，該試驗(yàn)箱為頂部與前端敞開(kāi)式試驗(yàn)箱，或頂部敞開(kāi)，前端封閉式試驗(yàn)箱；具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例所述高速小車(chē)的側(cè)視圖，參考圖2：上述高速小車(chē)采用50mm高強(qiáng)度板和汽車(chē)專(zhuān)用槽鋼制造，車(chē)輪軸與車(chē)體連接采用彈簧鋼板，在保證水平剛度的同時(shí)，在軸向有一定的減震作用，降低軌道鋪設(shè)精度要求；

所述剎車(chē)裝置采用汽車(chē)液壓剎車(chē)裝置改裝制造，人工踩踏液壓增壓由伺服液壓驅(qū)動(dòng)代替，由伺服電機(jī)提供動(dòng)力，滾珠絲桿加壓，該伺服電機(jī)安裝在所述高速小車(chē)底板的底部，數(shù)據(jù)傳送采用無(wú)線(xiàn)wifi方式；這里，剎車(chē)的基本原理是駕駛員踩下剎車(chē)踏板，向剎車(chē)總泵中的剎車(chē)油施加壓力，液體將壓力通過(guò)管路傳遞到每個(gè)車(chē)輪剎車(chē)卡鉗的活塞上，活塞驅(qū)動(dòng)剎車(chē)卡鉗夾緊剎車(chē)盤(pán)從而產(chǎn)生巨大摩擦力使車(chē)輛減速；

所述拖動(dòng)裝置用于將所述高速小車(chē)及試驗(yàn)箱按照控制要求在一定的長(zhǎng)度范圍內(nèi)加速到需要的速度，如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例所述拖動(dòng)裝置工作示意圖，參考圖3，具體過(guò)程為：

將連接在所述高速小車(chē)下方耳環(huán)的線(xiàn)纜套在所述拖動(dòng)裝置的掛鉤上，拖鉤在傳送帶帶動(dòng)下加速向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定速度后，傳送帶減速運(yùn)行至停止，線(xiàn)纜在慣性作用下繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)而自動(dòng)脫鉤，此時(shí)可以啟動(dòng)剎車(chē)裝置，即可進(jìn)行滑坡試驗(yàn)。

所述沖擊裝置用于增加高速?zèng)_擊時(shí)的沖擊力，且所述沖擊裝置的沖擊制動(dòng)采用鋼絲繩長(zhǎng)度到位后直接繃緊的制動(dòng)方式，此方式制動(dòng)時(shí)間短，慣性沖擊力大，能更好的模擬高速?zèng)_擊效果，具體過(guò)程為：

將所述沖擊裝置制動(dòng)輥上的鋼絲繩與所述高速小車(chē)端部的耳環(huán)相連接，所述高速小車(chē)運(yùn)行時(shí)拖動(dòng)鋼絲繩自動(dòng)向前，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到鋼絲繩的長(zhǎng)度時(shí)，所述鋼絲繩繃緊制動(dòng)。

另外，具體實(shí)現(xiàn)中，上述高速小車(chē)的速度可以采用旋轉(zhuǎn)測(cè)量方式，具體包括：

將傳感器安裝在所述高速小車(chē)車(chē)輪的一端，車(chē)輪每旋轉(zhuǎn)一周，所述傳感器發(fā)出一定數(shù)量的脈沖信號(hào)，通過(guò)單位時(shí)間內(nèi)脈沖信號(hào)數(shù)量即可換算出實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速與車(chē)輪周長(zhǎng)的乘積即是所述高速小車(chē)的線(xiàn)速度。

另外，本機(jī)速度的測(cè)量可以采用霍爾雙通道轉(zhuǎn)速傳感器，該傳感器安裝于測(cè)速端蓋上，通過(guò)感應(yīng)導(dǎo)磁體上凸起的齒或是凹下的槽，相應(yīng)的給出高低電平，用于檢測(cè)輪軸的轉(zhuǎn)速、線(xiàn)速度，再通過(guò)計(jì)算處理可得到被測(cè)體的加速度。

同時(shí)由于高速小車(chē)處于高速運(yùn)動(dòng)，對(duì)所述高速小車(chē)內(nèi)的伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電源、伺服電機(jī)及伺服控制器等電氣元件供電可以采用滑觸線(xiàn)方式，具體為：

將4根單組滑觸線(xiàn)組成供電線(xiàn)路，所述高速小車(chē)拖動(dòng)動(dòng)觸頭在滑槽內(nèi)移動(dòng)，滑槽固定在電纜溝內(nèi)。其中，所述單組滑觸線(xiàn)由h型鋁合金本體導(dǎo)軌加壓v型不銹鋼滑接帶、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(shí)現(xiàn)中，上述剎車(chē)裝置的控制過(guò)程可以由伺服控制系統(tǒng)來(lái)完成，該伺服控制系統(tǒng)可以包括計(jì)算機(jī)、伺服控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、傳感器及控制軟件，具體來(lái)說(shuō)：

計(jì)算機(jī)將控制命令發(fā)送到伺服控制器，伺服控制器根據(jù)傳感器傳送回來(lái)的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)發(fā)出的命令數(shù)據(jù)對(duì)比、計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)所述剎車(chē)裝置上的伺服電機(jī)發(fā)出控制指令，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿動(dòng)作，使得傳感器的示值發(fā)生變化，此數(shù)值再次傳送到伺服控制器，組成閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。由于現(xiàn)有伺服控制器為rs232通訊接口，計(jì)算機(jī)與控制器的通信受限制，故采用無(wú)線(xiàn)通信方式，計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線(xiàn)wifi向控制器發(fā)送指令。

上述改裝后的伺服驅(qū)動(dòng)可以代替人工踩踏動(dòng)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(jīng)。上述伺服控制器可以采用德國(guó)doli公司的全數(shù)字伺服控制器，具有分辨率高、控制精度高、無(wú)漂移、故障率低、控制方式的無(wú)沖擊轉(zhuǎn)換和故障自診斷等特點(diǎn)；伺服驅(qū)動(dòng)器可以采用松下伺服驅(qū)動(dòng)器，采用數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。

下面對(duì)上述裝置的試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)描述，如圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例所述裝置試驗(yàn)過(guò)程的示意圖，參考圖4：

首先，在加速區(qū)，高速小車(chē)在②號(hào)電動(dòng)高速卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)下，隨時(shí)間逐漸加速，拖動(dòng)①號(hào)卷?yè)P(yáng)機(jī)運(yùn)動(dòng)，待速度達(dá)到試驗(yàn)要求時(shí)，降低②號(hào)電動(dòng)高速卷?yè)P(yáng)機(jī)速度，實(shí)現(xiàn)小車(chē)與②號(hào)卷?yè)P(yáng)機(jī)脫鉤，小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入勻速區(qū)；

當(dāng)高速小車(chē)運(yùn)行到指定地點(diǎn)時(shí)，由①號(hào)卷?yè)P(yáng)機(jī)突然制動(dòng)，使高速小車(chē)停下，或由電磁控制使高速小車(chē)制動(dòng)，高速小車(chē)內(nèi)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶l(fā)生失穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，從而就可以觀(guān)察滑坡形態(tài)與滑坡模式。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所述裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)利用車(chē)載模出型，通過(guò)突然制動(dòng)來(lái)模擬滑坡中坡體受到的剪力，替代了傳統(tǒng)試驗(yàn)人工加載剪力的方法，與實(shí)際相比更為真實(shí)；

2)相比于傳統(tǒng)試驗(yàn)方法，本發(fā)明裝置的坡體試驗(yàn)?zāi)Ｐ洼^大，克服了部分尺寸效應(yīng)的影響；

3)將伺服系統(tǒng)應(yīng)用于滑坡試驗(yàn)，增加了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。