一种滑坡物理模型试验手动齿条式自重加载装置，包括底板、滑动面调节机构和推力加载机构；滑动面调节机构位于底板上，滑动面调节机构包括滑动面板、两组相互啮合的齿条和齿轮、两根传动轴、两组相互啮合的蜗轮和蜗杆、两个摇柄以及导向座，导向座固定于底板上，导向座的前部和后部分别设有竖向的导向槽，一组齿条位于导向座前部的导向槽内，另一组齿条位于导向座后部的导向槽内，每组齿轮与一个蜗轮通过传动轴设置在导向座上，每一蜗杆分别与一个摇柄连接，滑动面板的前端与导向座前部的一组齿条顶部铰接、后端支设在导向座后部的一组齿条上；推力加载机构包括加载平台，加载平台的底面与滑动面板的顶面滑动配合、可沿滑动面板前后滑动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地质灾害模型试验领域，具体地指一种滑坡物理模型试验手动齿条式自重加载装置。
技术介绍
滑坡物理模型试验属于地质力学模型试验的范畴，其理论起源于20世纪初期建立的结构模型试验，目前已逐渐发展并延伸出了滑坡现场模型试验、滑坡底摩擦模型试验、滑坡框架式模型试验、滑坡离心模型试验和滑坡综合模型试验等诸多研究方向。其中，滑坡框架式模型试验是指在通常的重力场内，通过在框架模型槽内采用满足相似判据的相似材料制作模型，在模型满足主要边界条件相似的情况下测量其变形和各力学特性参数。该试验既能直观地观察到滑体在滑动过程中的运动特征，也能定量地获得滑坡的应力、应变、位移等参数，可从定性和定量的角度阐明滑坡孕育和演化的机制。在滑坡框架式模型试验条件下，滑坡物理模型一般是在外力作用条件下发生变形或破坏。外力作用的主要方式有机械震动或爆破形式模拟的地震波；改变框架内部水位高度模拟库水位波动造成的渗流作用；降雨模拟器模拟降雨条件下的渗流作用；人工堆载的方式在滑坡物理模型后缘提供滑坡推力；在滑坡后缘布置钢板，并在液压千斤顶或MTS液压伺服推力装置作用下施加滑坡推力等。其中，对于滑坡物理模型后缘施加推力的方式还存在如下局限或缺陷 (1)现有滑坡物理模型后缘的推力加载与控制系统往往结构复杂、操作繁琐，难以满足快速、稳定、持续的滑坡后缘推力加载要求； (2)现有采用人工堆载的方式虽然可以在滑坡后缘施加稳定的作用力，但对滑坡推力的大小及方向难以精确控制，所施加外力的边界条件与实际情况不符。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种滑坡物理模型试验手动齿条式自重加载装置，能够方便、快速地调节滑坡物理模型后缘推力加载的大小和方向，使施加的推力与滑坡实际边界条件相符合，且通过标定重物的自重实现加载，加载力稳定持久。为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种滑坡物理模型试验手动齿条式自重加载装置，包括底板、滑动面调节机构和推力加载机构；所述滑动面调节机构位于底板上，滑动面调节机构包括滑动面板、两组相互啮合的齿条和齿轮、两根传动轴、两组相互啮合的蜗轮和蜗杆、两个摇柄以及导向座，所述导向座固定于底板上，导向座的前部和后部分别设有竖向的导向槽，一组齿条位于导向座前部的导向槽内，另一组齿条位于导向座后部的导向槽内，每组齿轮与一个蜗轮通过传动轴设置在导向座上，每一蜗杆分别与一个摇柄连接，用于在摇柄的带动下转动，所述滑动面板的前端与导向座前部的一组齿条顶部铰接、后端支设在导向座后部的一组齿条上；所述推力加载机构包括用于承载重物的加载平台，加载平台的底面与滑动面板的顶面滑动配合、可沿滑动面板前后滑动。上述技术方案中，所述加载平台的底面为光滑面，所述滑动面板的顶面两侧设有边棱，用于加载平台的导向，两个边棱分别设有一列孔且孔两两相对，相对的两孔内设置有滑杆，加载平台的底面与滑动面板的顶面通过所述滑杆滑动配合。上述技术方案中，所述加载平台的后端设有插锁，用于加载平台与滑动面板的临时固定。上述技术方案中，所述滑动面板的底面开有滑槽，所述导向座后部导向槽内的一组齿条顶端设有滑动连接块，滑动连接块位于滑槽内，用于滑动连接块的导向。上述技术方案中，所述相互啮合的蜗轮和蜗杆满足自锁条件。上述技术方案中，每组相互啮合的齿条和齿轮包括两根齿条及相应的两个齿轮。上述技术方案中，所述齿条和齿轮、蜗轮和蜗杆满足传动比关系蜗杆转动一周，依次带动蜗轮、齿轮转动，齿条平移一个齿的距离。上述技术方案中，所述底板下方设有若干行走轮。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于 (1)该加载装置可应用于滑坡框架式模型试验，通过后缘自重式可控加载模拟滑坡内部推力，实现滑坡非完整地质力学模型的研究，极大的减少了完整地质力学模型的制作强度； (2)该加载装置完全由手动调节实现，结构简单，易于操作，成本低廉； (3 )该加载装置通过两组齿条实现了加载高度和加载角度的连续、精确、持续控制，使得施加的推力与实际边界条件符合良好； (4)该加载装置适用于不同高度的滑坡物理模型推力加载，针对不同滑面高度的滑坡模型无需逐一制作不同高度的加载装置； (5)该加载装置适用于不同滑面角度的滑坡物理模型，无需逐一制作不同角度的加载装置； (6)该加载装置中加载平台的底面与滑动面板上的滑杆滑动配合使用，极大的减小了加载平台下滑过程中的摩擦阻力作用，有效地将自重荷载转换成推力； (7)该加载装置中加载平台的后端设有插锁，便捷地实现了加载平台与滑动面板的临时固定； (8)该加载装置作为一个独立体系，与滑坡物理模型框架分离，耐用性好、可重复使用； (9)由于该装置构件强度高、刚度大，构件偶尔出现破坏的可能性非常小，即便出现破损，也易于修理或更换； (10)底板下方行走轮的设置，便于整个装置的移动及运输； (11)该自重加载装置可广泛运用于包括岩土质滑坡、边坡等类型的地质力学模型试验中推力的加载，应用前景广阔，经济效益显著。附图说明图1为本专利技术一个实施例的立体结构示意图。图2为图1装置的主视图。图3为图1装置的后视图。图4为图1装置的右视图。图5为图1装置旋转后的俯视图。图6为图1装置应用于滑坡框架式模型试验时的使用状态示意图。图中1一插锁,2—加载平台，3—滑动面板，4一滑杆,5—齿条,6—齿轮,7—蜗轮，8—传动轴，9—端面轴承端盖，10—蜗杆，11—侧面轴承端盖，12—导向座，13—摇柄，14 一底板，15一行走轮,16一固定连接块，17一试验框架，18一滑床,19一滑体,20—滑带,21—滑动连接块。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的具体实施例作进一步的详细描述。如图1至图5所示，本专利技术的一种滑坡物理模型试验手动齿条式自重加载装置，包括底板14、滑动面调节机构和推力加载机构，具体来说。底板14下方设有若干行走轮15，以便整个装置的移动。滑动面调节机构位于底板14上，本实施例的滑动面调节机构包括滑动面板3、两组相互啮合的齿条5和齿轮6、两根传动轴8、两组相互啮合的蜗轮7和蜗杆10、两个摇柄13以及导向座12。导向座12固定于底板14上，导向座12的前部和后部分别设有两个竖向的导向槽，一组齿条5位于导向座12前部的导向槽内，另一组齿条5位于导向座12后部的导向槽内，每组齿条5为两根，齿条5可沿导向槽升降运动。每组齿轮6和一个蜗轮7共同固定在一根传动轴8上，传动轴8则通过轴承支设在导向座12上、可绕其轴线转动。每一蜗杆10分别与一个摇柄13固定连接，可在摇柄13的带动下转动。滑动面板3的前端与导向座12前部的一组齿条5顶部通过固定连接块16铰接，滑动面板3的后端底面开有滑槽，导向座12后部导向槽内的两根齿条5顶端设有滑动连接块21，滑动连接块21位于滑槽内，用于滑动连接块21的导向。滑动面板3的高度通过两组齿条5的升降高度调节，滑动面板3的倾角则通过两组齿条5的相对升降高度确定。每组齿条5的升降控制依次通过摇柄13、蜗杆10、蜗轮7、传动轴8和齿轮6联动实现。为确保滑动面板3的便捷固定，每组相互啮合的蜗轮7和蜗杆10满足自锁条件，具备自锁功能。为便于操作和计算滑动面板3的倾角，本实施例中齿条5和齿轮6、蜗轮7和蜗杆10满足这样的传动比关系即蜗杆10转动一周，依次带动蜗轮7、齿轮6转动，齿本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种滑坡物理模型试验手动齿条式自重加载装置，其特征在于：包括底板（14）、滑动面调节机构和推力加载机构；所述滑动面调节机构位于底板（14）上，滑动面调节机构包括滑动面板（3）、两组相互啮合的齿条（5）和齿轮（6）、两根传动轴（8）、两组相互啮合的蜗轮（7）和蜗杆（10）、两个摇柄（13）以及导向座（12），所述导向座（12）固定于底板（14）上，导向座（12）的前部和后部分别设有竖向的导向槽，一组齿条（5）位于导向座（12）前部的导向槽内，另一组齿条（5）位于导向座（12）后部的导向槽内，每组齿轮（6）与一个蜗轮（7）通过传动轴（8）设置在导向座（12）上，每一蜗杆（10）分别与一个摇柄（13）连接，用于在摇柄（13）的带动下转动，所述滑动面板（3）的前端与导向座（12）前部的一组齿条（5）顶部铰接、后端支设在导向座（12）后部的一组齿条（5）上；所述推力加载机构包括用于承载重物的加载平台（2），加载平台（2）的底面与滑动面板（3）的顶面滑动配合、可沿滑动面板（3）前后滑动。
【技术特征摘要】
1.一种滑坡物理模型试验手动齿条式自重加载装置，其特征在于包括底板(14)、滑动面调节机构和推力加载机构；所述滑动面调节机构位于底板(14)上，滑动面调节机构包括滑动面板(3)、两组相互啮合的齿条(5)和齿轮(6)、两根传动轴(8)、两组相互啮合的蜗轮(7)和蜗杆(10)、两个摇柄(13)以及导向座(12)，所述导向座(12)固定于底板(14)上，导向座(12)的前部和后部分别设有竖向的导向槽,一组齿条(5)位于导向座(12)前部的导向槽内，另一组齿条(5)位于导向座(12)后部的导向槽内，每组齿轮(6)与一个蜗轮(7)通过传动轴(8)设置在导向座(12)上,每一蜗杆(10)分别与一个摇柄(13)连接,用于在摇柄(13)的带动下转动，所述滑动面板(3)的前端与导向座(12)前部的一组齿条(5)顶部铰接、后端支设在导向座(12)后部的一组齿条(5)上；所述推力加载机构包括用于承载重物的加载平台(2)，加载平台(2)的底面与滑动面板(3)的顶面滑动配合、可沿滑动面板(3)前后滑动。2.根据权利要求1所述的一种滑坡物理模型试验手动齿条式自重加载装置，其特征在于所述加载平台(2)的底面为光滑面，所述滑动面板(3)的顶面两侧设有边棱，用于加载平台(2)的导向，两个边棱分别设有一列孔且孔两两相对，相对的两孔内设置有滑杆(4)，加载平台(2)的底面与滑动面板(3)的顶面通过所述滑杆(4)滑动配合。3.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐辉明，雍睿，李长冬，胡新丽，谭钦文，易贤龙，马俊伟，夏浩，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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