滑坡体运动过程垫层滚动效应的测试系统及其测试方法技术方案

本发明专利技术属于滑坡模型试验技术领域，公开了一种滑坡垫层滚动效应的测试系统及其测试方法，操作台设置于支撑台一侧，用于供人站立进行试验操作的；料斗底部前段通过转轴与支撑台连接，料斗中段两侧设置有固定螺栓，两侧固定螺栓分别穿过支撑台上两侧铁板的弧形开槽；所述滑道用于提供实验所需的坡度；叉车用于将物料由地面运送至操作台；传感器及数据采集系统用于利用高频动态力传感器和数据采集仪对试验过程中传感器所受冲击力进行监测与记录；高速摄像系统用于对试验过程进行摄像记录。本发明专利技术克服了以往滑坡物理模型试验过程中滑道坡度、料斗坡度无法调节的问题；试验效果更好、更加简便高效的同时更加经济，节约试验成本。节约试验成本。节约试验成本。

【技术实现步骤摘要】
滑坡体运动过程垫层滚动效应的测试系统及其测试方法


[0001]本专利技术属于滑坡模型试验
，尤其涉及一种滑坡体运动过程垫层滚动效应的测试系统及其测试方法。

技术介绍

[0002]目前，滑坡滑动速度、滑动距离是进行滑坡灾害风险评估的关键内容，也是目前相关研究的瓶颈问题，滑坡下滑运动过程是一个及其复杂的非线性动力学过程，现有的各种滑速、滑距计算模型都是在进行了大量简化假设的基础上建立的理想化模型，其计算结果受限于简化的前提假设。通过开展滑动过程动力学机理研究，在大量的实验和工程数据的基础上，发现对于大量滑动在滑动过程中存在垫层滚动效应，将会导致滑动速度比理论计算的大，使得滑动距离远超出现有理论和数据计算预测的范围。对滑坡体垫层滚动加速效应进行研究具有重要的理论和工程实用价值。
[0003]目前大多通过搭设坡度固定的试验平台进行滑坡模型试验，造价较高，且无法对滑道及料斗坡度进行调节，同时对实验过程监测及数据采集存在困难，无法实现对滑坡运动过程滚动加速效应进行针对性分析与有效观测。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0005]现有的对滑坡体垫层滚动效应的试验方式造价较高，功能单一，且无法对滑道及料斗坡度进行调节，同时对实验过程监测及数据采集存在困难，无法实现对滑坡运动过程中由初始的滑动逐渐发生渐进式崩解，并崩解块体在达到某种临界状态后由滑动变为滚动的滚动加速效应进行针对性分析与有效观测。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种滑坡垫层滚动效应的测试系统及其测试方法。
[0007]本专利技术是这样实现的，一种滑坡体运动过程垫层滚动效应的测试方法和考虑滑动过程渐进式崩解和垫层滚动加速效应的滑体运动模型包括：
[0008]步骤一，实验方案设计：针对影响滑坡垫层滚动加速效应发生的因素设计相关实验方案；
[0009]步骤二，滑道制作与连接：滑道段数与长度根据试验所需角度决定；
[0010]步骤三，布设传感器，架设摄像机，装料，对料斗坡度进行调节；
[0011]步骤四，进行实验：打开料斗阀门，开启传感器及数据采集系统、摄像机，对实验过程进行记录，试验完毕后对现场进行清理；
[0012]步骤五，结果处理：采用视频分析的方式，对试验过程和结果进行处理分析；
[0013]步骤六，调整因素水平，多次试验，确定不同坡度条件下使滑体运动状态又滑动变为滚动的临界值；
[0014]步骤七，针对其他因素展开实验。
[0015]步骤八，根据实验数据建立滑动过程崩解耗能模型和垫层滚动加速模型，形成滑坡体运动过程运动学模型和方程。
[0016]进一步，所述步骤三对料斗坡度进行调节的方法包括：
[0017]料斗底部前段通过转轴与支撑台进行连接，料斗整体可绕轴进行转动，料斗中段两侧设置固定螺栓并穿过支撑台上两侧铁板的弧形开槽，松开螺栓即可在料斗发生转动时，使螺栓沿弧形开槽进行移动，实现料斗整体的绕轴转动与固定，实现对料斗的坡度调节。
[0018]进一步，所述步骤五结果处理包括：
[0019]根据所拍摄的试验过程高清录像，对试验过程中碎石土运动过程进行逐帧详细分析，观察碎石土从下滑开始至停止运动期间的运动形态，确定滑动状态由滑动转变为滚动的临界状态，并对此时滑动速度、距离、坡度等数据进行记录；同时根据力传感器所获得冲击力数据，对滑体的动能、摩擦系数等参数进行反算。
[0020]本专利技术的另一目的在于提供一种滑坡垫层滚动效应的测试系统，所述滑坡垫层滚动效应的测试系统包括：
[0021]支撑台、操作台、料斗、滑道、叉车、传感器及数据采集系统和高速摄像系统；
[0022]所述操作台设置于支撑台一侧，用于供人站立进行试验操作的；
[0023]所述料斗底部前段通过转轴与支撑台连接，料斗中段两侧设置有固定螺栓，两侧固定螺栓分别穿过支撑台上两侧铁板的弧形开槽；
[0024]所述滑道用于提供实验所需的坡度；
[0025]所述叉车用于将物料由地面运送至操作台；
[0026]所述传感器及数据采集系统用于利用高频动态力传感器和数据采集仪对试验过程中传感器所受冲击力进行监测与记录；
[0027]所述高速摄像系统用于对试验过程进行摄像记录。
[0028]进一步，所述支撑台以方形钢架结构为主体，方形钢架结构底部安装有多个三角支撑结构，方形钢架结构上部两侧焊接有小型铁板并留出弧形开槽。
[0029]进一步，所述料斗包括护板、对开式铁门和螺栓，所述对开式铁门设于料斗前部，对开式铁门外侧安装有把手。
[0030]进一步，所述滑道为由滑轨、护板、底部支撑、传感器支柱和垫材组成的多段式结构，每段滑道的滑道段数与长度根据试验所需角度决定。
[0031]进一步，所述滑轨由两根方钢经小型钢管平行连接而成，两段滑轨之间以先内接，再螺栓固定的方式连接，滑轨两侧每隔一定距离焊接一根方形钢管。
[0032]进一步，所述护板通过螺钉固定于滑轨两侧，材料为透明亚克力板，护板上每隔5cm刻设有与滑轨垂直，用于标识距离的划线标记。
[0033]进一步，所述底部支撑通过螺栓连接在滑轨下侧，材料为方形钢管，底部支撑底端通过螺栓连接可转动方形脚撑，所述可转动方形脚撑整体可沿连接处进行转动，用于为不同角度的滑道提供支撑作用。
[0034]进一步，所述传感器立柱为方形空心钢管，垂直间隔焊接于滑轨中部，所述传感器立柱上端设置两对用于固定高频动态力传感器的小孔，高频动态力传感器的连接线路经传感器支柱内部进行布设。
[0035]进一步，所述垫材铺设于滑轨之上，垫材材料根据具体试验需求进行调整与设置。
[0036]进一步，所述高速摄像系统布设于滑道一侧，摄像机数量根据滑道长度进行选择。
[0037]结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0038]第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本专利技术的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本专利技术技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
[0039]本专利技术首次提出了滑坡滑动过程中的滑坡垫层滚动效应，滑坡垫层滚动效应是滑坡复杂的非线性动力学过程中典型现象，并提出了相应的效应指标和测试实验方法。本专利技术不仅支持普通滑坡试验，同时可以对滑坡垫层滚动加速效应进行针对性分析，克服了以往滑坡物理模型试验过程中滑道坡度、料斗坡度无法调节的问题；滑道支持布设传感器，为相关数据获取与监测提供思路。
[0040]本专利技术中的滑道可根据试验需求分段制作并进行拼接拆卸，避免每次试验重新制作一整段滑道，使试验效果更好、更加简便高效的同时更加经济，节约试验成本。
[0041]滑道护板采用透明材料，通过划线标记法与高速摄像系统实现了对试验过程的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滑坡垫层滚动效应的测试方法，其特征在于，所述滑坡垫层滚动效应的测试方法包括：步骤一，针对影响滑坡垫层滚动加速效应发生的因素设计相关实验方案；步骤二，滑道制作与连接：滑道段数与长度根据试验所需角度决定；步骤三，布设传感器，架设摄像机，装料，对料斗坡度进行调节；步骤四，打开料斗阀门，开启传感器及数据采集系统、摄像机，对实验过程进行记录，试验完毕后对现场进行清理；步骤五，采用视频分析的方式，对试验过程和结果进行处理分析；步骤六，调整因素水平，多次试验，确定不同坡度条件下使滑体运动状态又滑动变为滚动的临界值。2.如权利要求1所述的滑坡垫层滚动效应的测试方法，其特征在于，所述步骤三对料斗坡度进行调节的方法包括：料斗底部前段通过转轴与支撑台进行连接，料斗整体可绕轴进行转动，料斗中段两侧设置固定螺栓并穿过支撑台上两侧铁板的弧形开槽，松开螺栓即可在料斗发生转动时，使螺栓沿弧形开槽进行移动，实现料斗整体的绕轴转动与固定，实现对料斗的坡度调节。3.如权利要求1所述的滑坡垫层滚动效应的测试方法，其特征在于，所述步骤五结果处理包括：根据所拍摄的试验过程高清录像，对试验过程中碎石土运动过程进行逐帧详细分析，观察碎石土从下滑开始至停止运动期间的运动形态，确定滑动状态由滑动转变为滚动的临界状态，并对此时滑动速度、距离、坡度等数据进行记录；同时根据力传感器所获得冲击力数据，对滑体的动能、摩擦系数等参数进行反算。4.一种用于实施权利要求1～3任意一项所述的滑坡垫层滚动效应的测试方法的滑坡垫层滚动效应的测试系统，其特征在于，所述滑坡垫层滚动效应的测试系统包括：支撑台、操作台、料斗、滑道、叉车、传感器及数据采集系统和高速摄像系统；所述操作台设置于支撑台一侧，用于供人站立进行试验操作的；所述料斗底部前段通过转轴与支撑台连接，料斗中段两侧设置有固定螺栓，两侧固定螺栓分别穿过支撑台上两侧铁板的弧形开槽；所述滑道用于提供实验所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴越，吴同情，王鹏，王晓磊，赵磊，向敏，王凯，边芷菱，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：