一种高山造雪管线摩擦系数测试装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种高山造雪管线摩擦系数测试装置及其方法，涉管道运输领域，用于测定造雪管线与周围土体的摩擦系数，从而降低固定支座的施工难度，节约成本。高山造雪管线摩擦系数测试装置包括：所述造雪管线的一端固定在压实土体内，所述造雪管线的另一端设置有反力板，所述反力板与所述造雪管线通过至少一条钢丝连接；所述钢丝上设置有拉力传感器，所述拉力传感器与拉力采集仪电连接；所述反力板与所述造雪管线之间设置有固定板，所述固定板与所述反力板之间设置有千斤顶；所述造雪管线的另一端还设置有千分表。上述装置适用于高山铺设管线领域。

A Testing Device for Friction Coefficient of Alpine Snow-making Pipeline and Its Method

【技术实现步骤摘要】
一种高山造雪管线摩擦系数测试装置及其方法
本专利技术涉及管道运输领域，尤其涉及一种高山造雪管线摩擦系数测试装置及其方法。
技术介绍
高山滑雪赛道在施工过程中需铺设造雪管线以保障赛道用雪，尤其是在长距离滑雪赛道，需铺设的造雪管线较长。由于需要铺设的造雪管线存在一定的倾向角度，增大固定支座的施工难度。若能预估造雪管线与周围土体相互作用产生的摩擦系数，可降低固定支座的施工难度，并且降低施工预算。因此，如何测定造雪管线与周围土体的摩擦系数，是本领域计算人员额待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种高山造雪管线摩擦系数测试装置及其方法，用于测定造雪管线与周围土体的摩擦系数，从而降低固定支座的施工难度，节约成本。一方面，本专利技术提供一种高山造雪管线摩擦系数测试装置，所述高山造雪管线摩擦系数测试装置包括：所述造雪管线的一端固定在压实土体内，所述造雪管线的另一端设置有反力板，所述反力板与所述造雪管线通过至少一条钢丝连接；所述钢丝上设置有拉力传感器，所述拉力传感器与拉力采集仪电连接；所述反力板与所述造雪管线之间设置有固定板，所述固定板与所述反力板之间设置有千斤顶；所述造雪管线的另一端还设置有千分表。可选的，所述反力板与所述造雪管线通过四条钢丝连接。可选的，所述压实土体的压实度大于或者等于86％。可选的，所述压实土体为直径小于或者等于2mm的筛分土。可选的，所述千分表的另一端固定；所述固定板的一端固定。另一方面，本专利技术提供一种高山造雪管线摩擦系数测试方法，所述高山造雪管线摩擦系数测试方法适用上述高山造雪管线摩擦系数测试装置。可选的，高山造雪管线摩擦系数测试方法包括：通过所述千斤顶施加载荷于所述造雪管线；采集所述拉力传感器产生的拉应力数据，并传输至拉力采集仪；采集所述千分表的位移数据；计算所述造雪管线与所述压实土体之间的摩擦系数。可选的，所述计算所述造雪管线与所述压实土体之间的摩擦系数的计算公式如下：其中，μ为摩擦系数；F为单位长度摩擦力，单位为N/m；K0为压实土体的静压力系数；Dc为造雪管线的外径，单位为m；σv为造雪管线中心线处压实土体应力，单位为Pa；G为造雪管线的单位长度自重，单位为N/m；ρ为压实土体的密度，单位为g/cm3；g为重力加速度，单位为9.8m/s2；所述压实土体的静压力系数K0的计算公式如下：K0＝1-sinφ(2)其中，φ为压实土体的内摩擦角；所述造雪管线中心线处压实土体应力σv的计算公式如下：σv＝ρ×g×H(3)其中，ρ为压实土体的密度，单位为g/cm3；g为重力加速度，单位为9.8m/s2；H为造雪管线中心处的压实土体的深度，单位为m。可选的，所述压实土体的内摩擦角φ的测试方法如下：根据直接剪切实验测定所述压实土体的抗剪强度；确定所述压实土体的内摩擦角φ。可选的，直接剪切实验包括：选取四个试样，分别在垂直压力为100kpa、200kpa、300kpa、400kpa进行试验。上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：本实施例中的高山造雪管线摩擦系数测试装置，可根据千分表采集到的位移数据，以及采集到的拉应力数据，测试出造雪管线与周围土体的摩擦系数。该摩擦系数的确定，一方面可有助于优化管线固定支座施工参数，降低工程成本及施工周期；另一方面，可降低施工难度，提升施工安全性。再一方面，较高的摩擦系数，可提高造雪管线的稳定性，利用造雪管线的铺设。并且，本实施例中，较高的压实度以及细腻的筛分土，可使得覆盖造雪管线的土壤抵抗千斤顶带来的较高的牵引力，避免造雪管线的滑动对实验数据的影响，提升测试过程中的安全度。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例所提供的高山造雪管线摩擦系数测试装置的一种示意图；图2为本专利技术实施例所提供的高山造雪管线摩擦系数测试装置的另一种示意图；图3为本专利技术实施例所提供的高山造雪管线摩擦系数测试装置的另一种示意图；图4为本专利技术实施例所提供的高山造雪管线摩擦系数测试方法的一种流程示意图；图5为本专利技术实施例所提供的压实土体的内摩擦角测定方法的流程示意图；图6为本专利技术实施例所提供的剪切力与位移的曲线示意图；图7为本专利技术实施例所提供的抗剪切力与垂直压力的曲线示意图。【具体实施方式】为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。在详细的介绍本实施方案之前，对本专利技术涉及到的技术脉络进行简单概述：在高山上铺设管线时，由于管线需要沿着高山的斜度铺设，在固定支座是施工上存在一定的难度，例如，在一些大型的高山滑雪场地，需要铺设造雪管线以实现赛道用雪的长距离运输。此时，若能够确定管线与周围土体的摩擦力，可利用摩擦力优化管线固定支座施工参数，降低工程成本及施工周期。并且，摩擦系数的增大，可提高管线的稳定性。如何确定造雪管线与周围土体的摩擦系数，确定其摩擦力，降低施工成本，提高造雪管线的稳定性是本领域需要解决的技术难题。为了解决上述技术难题，专利技术人提出如下技术方案：本专利技术提供一种高山造雪管线摩擦系数测试装置，如图1所示，其为本专利技术实施例所提供的高山造雪管线摩擦系数测试装置的一种结构示意图，高山造雪管线摩擦系数测试装置100包括：造雪管线11的一端固定在压实土体17内，造雪管线11的另一端设置有反力板12，反力板12与造雪管线11通过至少一条钢丝19连接。钢丝19上设置有拉力传感器20，拉力传感器20与拉力采集仪18电连接。具体的，本实施例可选取长度为2m至3m造雪钢管作为被测量的造雪管线。示例性的，覆盖造雪管线的土壤若比较松散，在较大拉应力下，会造成造雪管线是滑动距离较长，一方面会影响实验数据的准确性，另一方面还威胁实验安全。因此，压实土体的压实度对摩擦系数的测定有着至关重要的影响。本实施例中，压实土体的压实度可大于或者等于86％，且压实土体可为直径小于或者等于2mm的筛分土。较高的压实度以及细腻的筛分土，可使得覆盖造雪管线的土壤抵抗千斤顶带来的较高的牵引力，避免造雪管线的滑动对实验数据的影响，提升测试过程中的安全度。本实施例中的压实度可理解为土壤被压实后的干容重与该土壤的标准干密度之比，具体的测试方法如下：预先在环刀内壁涂一层凡士林，避免土壤与容器之间的摩擦力对测试结果的影响；在设定检测位置将环刀的刀口向下放置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高山造雪管线摩擦系数测试装置，其特征在于，包括：所述造雪管线的一端固定在压实土体内，所述造雪管线的另一端设置有反力板，所述反力板与所述造雪管线通过至少一条钢丝连接；所述钢丝上设置有拉力传感器，所述拉力传感器与拉力采集仪电连接；所述反力板与所述造雪管线之间设置有固定板，所述固定板与所述反力板之间设置有千斤顶；所述造雪管线的另一端还设置有千分表。

【技术特征摘要】
1.一种高山造雪管线摩擦系数测试装置，其特征在于，包括：所述造雪管线的一端固定在压实土体内，所述造雪管线的另一端设置有反力板，所述反力板与所述造雪管线通过至少一条钢丝连接；所述钢丝上设置有拉力传感器，所述拉力传感器与拉力采集仪电连接；所述反力板与所述造雪管线之间设置有固定板，所述固定板与所述反力板之间设置有千斤顶；所述造雪管线的另一端还设置有千分表。2.根据权利要求1所述的高山造雪管线摩擦系数测试装置，其特征在于，所述反力板与所述造雪管线通过四条钢丝连接。3.根据权利要求1所述的高山造雪管线摩擦系数测试装置，其特征在于，所述压实土体的压实度大于或者等于86％。4.根据权利要求1所述的高山造雪管线摩擦系数测试装置，其特征在于，所述压实土体为直径小于或者等于2mm的筛分土。5.根据权利要求1所述的高山造雪管线摩擦系数测试装置，其特征在于，所述千分表的另一端固定；所述固定板的一端固定。6.一种高山造雪管线摩擦系数测试方法，其特征在于，所述高山造雪管线摩擦系数测试方法适用于权利要求1至5任一项所述的高山造雪管线摩擦系数测试装置。7.根据权利要求6所述的高山造雪管线摩擦系数测试方法，其特征在于，包括：通过所述千斤顶施加载荷于所述造雪管线；采集所述拉力传感器产生的拉应力数据，并传输至拉力采集仪；采集所述千分表...

【专利技术属性】
技术研发人员：付召坤，刘文浩，李旭阳，顾立海，苏彦珉，张大伟，陶博文，汪建波，
申请(专利权)人：中交隧道工程局有限公司，北京北控京奥建设有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11