基于倾斜定位技术的粗粒土天然及水下休止角测量设备及使用方法技术

基于倾斜定位技术的粗粒土天然及水下休止角测量设备，包括斜坡堆积系统

【技术实现步骤摘要】
基于倾斜定位技术的粗粒土天然及水下休止角测量设备及使用方法


[0001]本专利技术属于休止角测定装置
，特别涉及一种基于倾斜定位技术的粗粒土天然及水下休止角测量设备
。

技术介绍

[0002]天然粗颗粒土体具有孔隙较大
、
透水性较强以及宽级配等特征，其中组成该土体的颗粒包括粒径较小的砂土
、
黏土以及粒径较大的砾石
、
卵石等，并且其形态有圆形
、
浑圆
、
棱角
、
次棱角等多种类型
。
在自然中广泛存在，集中分布在第四系以及近代松散堆积层的滑坡
。
此类粗颗粒土体在岩土工程领域涉及到填石坝
、
堆积坡体
、
公路边坡等，同时也会引起塌岸
、
溜坡和泥石流等地质灾害问题对社会的生产与发展造成了重大的影响
。
其中休止角作为一种反应散体颗粒稳定性的重要评价指标，因此关于粗颗粒土体休止角的准确测量对于研究松散堆积物的基本性质
、
运输生产以及安全使用等都有着十分积极的作用
。
[0003]休止角一般是指物体从一定高度自由下落并堆积，然后在静态或者动态的稳定情况下，所最终形成的天然坡度
。
是一种反应土体内部颗粒流动性与摩擦性的宏观特征指标
。
目前有关休止角的测量领域主要集中在细颗粒土体，因此在传统的休止角测量方法中主要包括：注入法
、
>排出法
。
然而这些方法存在着不同程度上的缺陷：注入法局限在于物料下落冲击力导致的测量不够精确，排出法局限在于颗粒粒径测量的有限性以及水下休止角测量的不便性
。
此外，在目前已有的粗粒土休止角测量方法中，由于尺寸效应，对于大颗粒土体在采用天然堆积法与排出法测定休止角时，所需要的土体过多，从而导致自重过大以及需要配备大体积水箱对粗粒土的水下休止角进行测量，而且在颗粒土体水下休止角的测量中，往往会因为水的折射作用导致测量不便以及测量不准确等一系列问题
。
因此，亟需一种用料更少，测量更为精准，且同时适用于天然及水下休止角测量的试验仪器
。
[0004]例如
CN103308001B
公开的基于光学成像的泥沙水下休止角的测量装置及其测量方法，结构复杂，成本高；
CN104315962B
公开的一种泥沙水下休止角测量方法，该装置在土体颗粒的堆积中，采用漏斗法进行堆积；此方法适用于一些较小颗粒休止角的测定，并且土体通过漏斗的下落过程中容易出现消峰作用从而影响到了堆积阶段的准确性，同时该方法须间接计算才能得到休止角，不直观，同时休止角测量的准确度低；
CN111998757B
公开了一种粘性土水下休止角的测量装置及其方法，该装置是采用边堆积边抬升高度的方式在水下进行堆积，在进行颗粒较大的土体休止角测量时，试验装置需要制作的体积较大，并且结构复杂，并有考虑到储水系统
、
堆积系统与测量系统的完整性与集成性，并在休止角的测量阶段，需要进行读数后的反三角函数的运算才能得到休止角，在读数运算的过程中，容易出现计算与读数的误差导致测定的休止角准确度不高的问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种基于倾斜定位技术的粗粒土天然及水下
休止角测量设备及使用方法，实现对粗颗粒土体休止角的准确测量和直接读数，同时保证试验的科学性和规范性，及试验数据的准确性，装置功能集成
、
结构简单，便于携带
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：基于倾斜定位技术的粗粒土天然及水下休止角测量设备，包括斜坡堆积系统和蓄排水系统，还包括堆积释放系统和休止角测量系统，蓄排水系统包括储水箱体，斜坡堆积系统固定在储水箱体内部，堆积释放系统和休止角测量系统均固定在储水箱体内部的左右两侧壁上，堆积释放系统设置在斜坡堆积系统尾端，坡堆积系统设置有下缓冲面和竖向抬升面，堆积释放系统设置有水平挡板，水平挡板的高度不低于竖向抬升面的高度，休止角测量系统设置在斜坡堆积系统上方，休止角测量系统设置有竖向卡扣式滑动槽
、
旋转定位板和量角器，竖向卡扣式滑动槽左侧与竖向抬升面前端面平齐，量角器的下端高于竖向抬升面的上平面，旋转定位板设置在下缓冲面的上方，长度是下缓冲面长度的
0.8~1.5
倍
。
[0007]优选的方案中，所述斜坡堆积系统包括上堆积面，上堆积面固定在储水箱体内部，与水平面成
40
°
~65
°
夹角设置，上堆积面下端刚性接平固定有下缓冲面，下缓冲面与水平面夹角8°
~15
°
，下缓冲面尾端刚性接平固定有竖向抬升面，上堆积面
、
下缓冲面
、
竖向抬升面两侧面均与储水箱体内部左右两侧壁贴合，上堆积面
、
下缓冲面
、
竖向抬升面及储水箱体，两两接缝处设置有密封材料
。
[0008]优选的方案中，所述上堆积面
、
下缓冲面和竖向抬升面采用不锈钢板或者钢化玻璃
。
[0009]优选的方案中，所述密封材料为玻璃胶
。
[0010]优选的方案中，所述堆积释放系统包括一组固定在储水箱体内部左右两侧壁上的水平滑动槽，水平滑动槽里安装有水平滑动销，水平滑动销的另一端可拆卸安装在水平挡板上，水平挡板两侧面还安装有一组挡板连接杆，一组挡板连接杆中间刚性固定有推拉杆，推拉杆两端可拆卸安装有竖向滑动销，竖向滑动销的另一端安装在竖向滑动槽里，竖向滑动槽成组固定在储水箱体内部的左右两侧壁上
。
[0011]优选的方案中，所述休止角测量系统包括一组固定在储水箱体内部左右两侧壁上的竖向卡扣式滑动槽，竖向卡扣式滑动槽里安装有卡扣式滑动销，卡扣式滑动销的另一端可拆卸安装在竖向调节杆上，竖向调节杆的下端固定有竖向位移板，竖向位移板下端部采用阻尼式铰链安装有旋转定位板，竖向位移板下端固定安装有量角器，旋转定位板尾端固定安装有旋转式指针，量角器和旋转式指针采用阻尼式铰链固定，且圆心与阻尼式铰链的圆心重合
。
[0012]优选的方案中，所述量角器为半圆形，半圆形的竖直中心线为量角器零位，零位两侧均设置刻度双向读数，测量精度为
0.1
度，量角器采用透明塑料板
。
[0013]优选的方案中，所述旋转定位板
36
宽度为储水箱体
41
宽度的
0.25~0.5
倍，厚度为
2~5mm
，采用塑料板
。
[0014]优选的方案中，所述蓄排水系统还包括蓄排水管，蓄排水管刚性固定在储水箱体为尾端下部，蓄排水管上还设置有流量控制阀，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于倾斜定位技术的粗粒土天然及水下休止角测量设备，包括斜坡堆积系统（1）和蓄排水系统（4），其特征在于：还包括堆积释放系统（2）和休止角测量系统（3），蓄排水系统（4）包括储水箱体（
41
），斜坡堆积系统（1）固定在储水箱体（
41
）内部，堆积释放系统（2）和休止角测量系统（3）均固定在储水箱体（
41
）内部的左右两侧壁上，堆积释放系统（2）设置在斜坡堆积系统（1）尾端，坡堆积系统（1）设置有下缓冲面（
12
）和竖向抬升面（
13
），堆积释放系统（2）设置有水平挡板（
23
），水平挡板（
23
）的高度不低于竖向抬升面（
13
）的高度，休止角测量系统（3）设置在斜坡堆积系统（1）上方，休止角测量系统（3）设置有竖向卡扣式滑动槽（
31
）
、
旋转定位板（
36
）和量角器（
37
），竖向卡扣式滑动槽（
31
）左侧与竖向抬升面（
13
）前端面平齐，量角器（
37
）的下端高于竖向抬升面（
13
）的上平面，旋转定位板（
36
）设置在下缓冲面（
12
）的上方，长度是下缓冲面（
12
）长度的
0.8~1.5
倍
。2.
根据权利要求1所述的基于倾斜定位技术的粗粒土天然及水下休止角测量设备，其特征在于：所述斜坡堆积系统（1）包括上堆积面（
11
），上堆积面（
11
）固定在储水箱体（
41
）内部，与水平面成
40
°
~65
°
夹角设置，上堆积面（
11
）下端刚性接平固定有下缓冲面（
12
），下缓冲面（
12
）与水平面夹角8°
~15
°
，下缓冲面（
12
）尾端刚性接平固定有竖向抬升面（
13
），上堆积面（
11
）
、
下缓冲面（
12
）
、
竖向抬升面（
13
）两侧面均与储水箱体（
41
）内部左右两侧壁贴合，上堆积面（
11
）
、
下缓冲面（
12
）
、
竖向抬升面（
13
）及储水箱体（
41
），两两接缝处设置有密封材料（
14
）
。3.
根据权利要求2所述的基于倾斜定位技术的粗粒土天然及水下休止角测量设备，其特征在于：所述上堆积面（
11
）
、
下缓冲面（
12
）和竖向抬升面（
13
）采用不锈钢板或者钢化玻璃
。4.
根据权利要求2所述的基于倾斜定位技术的粗粒土天然及水下休止角测量设备，其特征在于：所述密封材料（
14
）为玻璃胶
。5.
根据权利要求1所述的基于倾斜定位技术的粗粒土天然及水下休止角测量设备，其特征在于：所述堆积释放系统（2）包括一组固定在储水箱体（
41
）内部左右两侧壁上的水平滑动槽（
21
），水平滑动槽（
21
）里安装有水平滑动销（
22
），水平滑动销（
22
）的另一端可拆卸安装在水平挡板（
23
）上，水平挡板（
23
）两侧面还安装有一组挡板连接杆（
24
），一组挡板连接杆（
24
）中间刚性固定有推拉杆（
25
），推拉杆（
25
）两端可拆卸安装有竖向滑动销（
26
），竖向滑动销（
26
）的另一端安装在竖向滑动槽（
27
）里，竖向滑动槽（
27
）成组固定在储水箱体（
41
）内部的左右两侧壁上
。6.
根据权利要求1所述的基于倾斜定位技术的粗粒土天然及水下休止角测量设备，其特征在于：所述休止角测量系统（3）包括一组固定在储水箱体（
41
）内部左右两侧壁上的竖向卡扣式滑动槽（
31
），竖向卡扣式滑动槽（
31
）里安装有卡扣式滑动销（
32
），卡扣式滑动销（
32
）的另一端可拆卸安装在竖向调节杆（
33
）上，竖向调节杆（
33
）的下端固定有竖向位移板（
34
），竖向位移板（
34
）下端部采用阻尼式铰链（
35

【专利技术属性】
技术研发人员：丁瑜，刘楚鑫，夏振尧，高峰，郭林，郝景恒，甘伟琪，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：