一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置，包括物料箱、倾斜槽、伸缩架、凹形槽、阻挡板、支撑以及平台；所述物料箱底面为可开关的活动板，通过卡口与横梁相连，用于调节物料箱水平位置；横梁通过卡口与竖杆相连，能进行物料箱垂直高度调节；倾斜槽置于物料箱正下方，通过下部伸缩架形成倾斜坡面，下端为调节板，底板末端通过活动铰与凹形槽前段相连；凹形槽包括左弧板、中铰和右卷叶弧板，左弧板下部为支撑，中铰与平台固定，右卷叶弧板顶面通过卡口与阻挡板连接。阻挡板底部通过卡口与水平轨道连接。本发明专利技术结构形式简单，操作方法简明，能够模拟堰塞体材料斜坡运动过程中颗粒筛选分离现象和谷底堆积的过程。动过程中颗粒筛选分离现象和谷底堆积的过程。动过程中颗粒筛选分离现象和谷底堆积的过程。

【技术实现步骤摘要】
一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置


[0001]本专利技术涉属于物理力学模型设施领域，具体地说一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置。

技术介绍

[0002]作为一种重大水旱灾害，近年来滑坡型堰塞坝呈多发、频发态势，其综合风险分析评估与应急处置技术被列为自然灾害防治领域的优先主题。由于滑坡型堰塞坝由崩滑的土石料快速堆积而成，与人工设计、碾压均匀的土石坝相比，堰塞坝材料颗粒分布呈现显著的空间变异性。对于堰塞坝材料而言，由于很难获得现场的监测数据，模型试验成为再现滑坡
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碎屑运动及堆积过程的重要手段之一；但是，目前物理力学模型装置研究尚未考虑碎屑初始启动速率、斜坡形态和河谷性态等堰塞坝形成的关键要素，对堰塞坝的堆积特征、材料分布规律还局限于定性描述。
[0003]现在的斜坡运动模型，如中国专利CN209087210U公开的一种物理实验用可调式斜坡装置，包括装置底座、可调式斜坡板、带外螺纹的支撑丝杆；可调式斜坡板的左端与装置底座之间采用活动轴保持能够转动的活动连接，可调式斜坡板的中部开有实验滑槽，可调式斜坡板的右端两旁开有调节穿孔；带外螺纹的支撑丝杆为两根，其下端分别固定在装置底座上，带外螺纹的支撑丝杆的下端外侧套有第一弹簧，带外螺纹的支撑丝杆的上端穿过可调式斜坡板的调节穿孔后由旋拧组件调节可调式斜坡板的右侧高度。此结构仅为一个可调节角度的斜坡装置，还需要可改变位置的物料投放装置以及可改变形状的物料堆积装置。
[0004]因此，如何设计一种结构形式简单的物理模拟试验装置，包括可调节角度的斜坡装置、可改变位置的物料投放装置以及可改变形状的物料堆积装置，能够再现堰塞体材料在斜率运动过程中颗粒筛选分离现象，真实揭露其河谷堆积性态，为测定宽级配土石料颗粒空间分布特征创设条件是一件亟待解决的事情，具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置，通过土石料颗粒在物料箱下落至倾斜槽后斜坡运动特征，再现堰塞体材料滑动过程颗粒运动分离现象，随后，颗粒堆积于不同断面形式的河谷；采用取样测定不同部位颗粒级配和孔隙比，量化宽级配土石料颗粒空间分布特征，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。
[0007]一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置，其包括物料箱、横梁、竖杆、伸缩架、倾斜槽、凹形槽、阻挡板和平台。
[0008]优选地，所述竖杆固定在平台上，所述横梁通过卡口与竖杆相连，可在竖杆上移动与固定；
[0009]所述物料箱通过两端卡口与横梁相连，能在水平横梁上移动与固定；
[0010]所述倾斜槽顶面开敞，末端为活动板，活动板的数量为两块，所述倾斜槽的高端置于物料箱正下方，倾斜槽的高端底部设置有伸缩架，所述倾斜槽的低端底板通过活动铰与凹形槽的一端相连；所述凹型槽的另一端与阻挡板连接；所述阻挡板垂直设置于平台上；
[0011]所述伸缩架上部可上下调节，使得倾斜槽能绕活动铰进行转动。
[0012]优选地，所述凹型槽为不对称“U”型结构，所述凹形槽包括左弧板、中铰和右卷叶弧板，左弧板通过活动铰与倾斜槽低端底板连接，中铰固定于平台；右卷叶弧板的一端通过中铰与左弧板相连，右卷叶弧板的另一端与阻挡板连接。
[0013]优选地，所述左弧板的下方设置有支撑。
[0014]优选地，右卷叶弧板的另一端通过卡口与阻挡板连接，能通过卡口对右卷叶弧板另一端在阻挡板上的位置进行上下调节与固定。
[0015]优选地，所述轨道固定在平台上，所述阻挡板下部通过卡口与轨道相衔接，能够沿轨道调节阻挡板水平位置，进而调节凹型槽的右卷叶弧板的形状。
[0016]优选地，所述物料箱底面为活动板，能够在倾斜槽正上方调节物料箱的水平和竖向位置。
[0017]优选地，所述倾斜槽侧壁为透明有机玻璃材料，能够进行侧面观测材料在斜坡上运动状态。
[0018]优选地，所述卡口由主杆、带孔卡板和螺钉构成，所述带孔卡板为一套环结构，固定在主杆上，螺钉通过带孔卡板上的固定孔对主杆和带孔卡板的相对位置进行固定
[0019]优选地，一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置的模拟粒状材料斜坡运动颗粒分离和谷底堆积的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0020]步骤1：将粒径40
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60、20
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40、10
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20、5
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10和2
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5的颗粒分别染成红、黄、绿、蓝和紫五种颜色，0.075
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2mm颗粒为白色，按试验级配配置土石料，并将其静置于物料箱中；
[0021]步骤2：调节物料箱水平和竖向位置至试验数值，并确定倾斜槽坡度；调整倾斜槽、凹形槽和挡板位置，确保土石料能落入倾斜槽，并堆积于凹形槽；架设高速摄像机，调整拍摄角度，确保倾斜槽和凹型槽正面、倾斜槽侧面均能够拍摄清晰影像；
[0022]步骤3：调节物料箱底板开度，使得土石料落在倾斜槽内，并沿斜坡面运动至凹型槽内，颗粒在坡面运动及谷底堆积的过程和最终稳定形态均需进行拍摄；
[0023]步骤4：测定堆积土石体最终稳定状态的长、宽、高与坡度空间几何数据，并将堆积土料分隔成不同区块，按照土工试验要求进行取样测定各部分的颗粒级配曲线、孔隙比和密度；
[0024]步骤5：按照试验所需不同物料箱位置、不同倾斜槽坡度和凹型槽形态重复前述步骤，获取不同条件下堰塞体材料斜坡运动中颗粒分离规律和堆积形态分布特征。
[0025]优选地，所述步骤4中，采用Matlab软件将视频按帧分解图像资料，根据图像中颗粒形态分布分析在斜坡运动中颗粒分离规律和不同尺寸颗粒堆积过程特征；依据测定堆积体外观数据，采用Matlab软件建立几何模型，依据Kriging理论和试验数据对堆积土石料全模型进行级配参数、孔隙比和密度的空间变异规律计算。
[0026]相比于现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果：
[0027]1.本专利技术所提供模拟土石料斜坡运动过程颗粒分离问题的试验装置，物料箱水平和竖向位置、倾斜槽坡度、凹型槽断面形式通过竖杆、横梁、轨道、阻挡板上的卡口均可调
节，将不同粒径颗粒作染色处理，采用高速摄像机能准确、清晰捕捉试验过程，真实再现土石料在不同初始启动条件、倾斜地形和沟谷形式下颗粒运动分离现象和堆积形态分布。
[0028]2.本专利技术依据土石料堆积过程及最终形态数据，建立堰塞体空间几何模型；基于Kriging理论，采用试验数据进行空间插值分析，全面揭示堰塞体土石料级配参数、孔隙比和密度的空间变异规律。
[0029]3.本专利技术所述装置包括可调节角度的斜坡装置倾斜槽、可改变位置的物料投放装置物料箱以及可改变形状的物料堆积装置凹型槽，结构形式简单，搭建方便，试验操作简单、过程耗时短，可模拟工况多，通过倾斜槽、凹形槽、物料箱位置和状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置，其特征在于，包括物料箱(1)、横梁(2)、竖杆(3)、伸缩架(4)、倾斜槽(5)、凹形槽(9)、阻挡板(10)和平台(12)；所述竖杆(3)固定在平台(12)上，所述横梁(2)通过卡口与竖杆(3)相连，可在竖杆上移动与固定；所述物料箱(1)通过两端卡口与横梁(2)相连，能在水平横梁上移动与固定；所述倾斜槽(5)顶面开敞，末端为活动板(7)，活动板(7)的数量为两块，所述倾斜槽(5)的高端置于物料箱(1)正下方，倾斜槽(5)的高端底部设置有伸缩架，所述倾斜槽(5)的低端底板通过活动铰(6)与凹形槽(9)的一端相连；所述凹型槽(9)的另一端与阻挡板(10)连接；所述阻挡板(10)垂直设置于平台(12)上；所述伸缩架(4)上部可上下调节，使得倾斜槽(5)能绕活动铰(6)进行转动。2.根据权利要求1所述的一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置，其特征在于，所述凹型槽(9)为不对称“U”型结构，所述凹形槽(9)包括左弧板(91)、中铰(92)和右卷叶弧板(93)，左弧板(91)通过活动铰(6)与倾斜槽(5)低端底板连接，中铰(92)固定于平台(12)；右卷叶弧板(93)的一端通过中铰(92)与左弧板(91)相连，右卷叶弧板(93)的另一端与阻挡板(10)连接。3.根据权利要求2所述的一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置，其特征在于，所述左弧板(91)的下方设置有支撑(8)。4.根据权利要求2或3所述的一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置，其特征在于，右卷叶弧板(93)的另一端通过卡口与阻挡板(10)连接，能通过卡口对右卷叶弧板(93)的另一端在阻挡板(10)上的位置进行上下调节与固定。5.根据权利要求4所述的一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置，其特征在于，所述轨道(11)固定在平台(12)上，所述阻挡板(10)下部通过卡口与轨道(11)相衔接，能够沿轨道(11)调节阻挡板(10)水平位置，进而调节凹型槽(9)的右卷叶弧板(93)的形状。6.根据权利要求1
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3或5任一项所述的一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置，其特征在于，所述物料箱(1)底面为活动板，能够在倾斜槽(5)正上方调节物料箱(1)的水平和竖向位置。7.根据权利要求1
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3或5任一项所述的一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置，其特征在于，所述倾斜槽(5)侧壁为透明有机玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭万里，蔡正银，张晨，简富献，李禹君，武颖利，钟启明，李威，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：