一种滚石撞击输电线路附属基础的测试装置的制作方法

本实用新型涉及一种试验模拟测试领域，尤其涉及一种滚石撞击输电线路附属基础的测试装置。

背景技术：

输电线路多沿人烟稀少的山区分布，线路长，跨越的地质地貌区域复杂，存在的地质灾害多种多样。尤其在一些地质环境脆弱、构造复杂、岩体破碎、降雨充沛、特殊的地区，地质环境及气候条件使得该区域一直是地质灾害的高发区和多发区。滑坡、滚石灾害是该区一种常见的地质灾害，具有突发性，可预见性差，速度快，能量高，运动距离远，影响范围大，监测预警困难，危害严重等特点，是山区地质灾害防灾减灾的重点和难点。

因此，要保证线路能够正常、安全运行，输电线路沿线的地质灾害治理是保证其安全稳定运行的关键。杆塔是输电线路工程的重要组成部分及薄弱环节，也是输电线路运营期间需要重点保护的对象。塔脚是杆塔的关键部位，决定着杆塔结构的整体稳定。然而，由于我国山区滚石灾害分布范围广、规模巨大，众多杆塔难以绕避滚石灾害多发区，大量塔脚不得不直接面临滚石灾害的威胁。近年来，伴随滚石灾害的频发，尤其在山区地质活跃带，滚石灾害对位于我国山区已完成或正在建设中的输电线路构成重大威胁：高能量反复冲击作用，使得杆塔的塔脚被破坏，导致杆塔整体失稳。

于是我们要针对滑坡失稳产生崩塌滚石，冲击输电线路杆塔，导致杆塔倾斜、失稳的问题，进行试验研究，有效提高杆塔的塔脚的抗冲击能力，减少滚石冲击导致杆塔失稳所带来的灾害，对输电线路的安全稳定运行有重要意义。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种边坡滚石启动、运动、撞击的模拟测试系统”，其公告号cn207280720u，由边坡滚石滑道模型、滚石撞击测试系统、第一滚石运动记录系统、第二滚石运动记录系统、测试数据处理系统、数条连接线和实验滚石组成，边坡滚石滑道模型、滚石撞击测试系统、第一滚石运动记录系统、第二滚石运动记录系统和测试数据处理系统分别设置在工作台上，并分别通过数条连接线与测试数据处理系统相连接。该装置虽然能够实验测试不同坡度滚石撞击带来的影响，但是依旧无法模拟复杂的山区地质地貌和对输电线路的铁搭的影响，无法进行有效防治。

技术实现要素：

本实用新型主要解决现有技术无法准确有效地模拟复杂的山区地质地形和不同质量、形状滚石撞击输电线路铁塔，从而无法有效防治的问题；提供一种滚石撞击输电线路附属基础的测试装置，能较为准确地模拟山区地形中不同质量、不同形状滚石滚落对输电线路附属基础的撞击过程，通过准确全面的模拟从而对现实的滚石撞击输电线路附属基础的防治提供参考数据。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本实用新型包括

支架，所述支架上设有倾斜的滑面；

通槽，沿滑面纵向设置，通槽内壁镶嵌设置有若干小石块；

滚石，直径均小于通槽的直径；

待测杆塔，设置在倾斜滑面最低点的一侧；

压力传感器，设置在待测杆塔上正对通槽的一侧；

高速摄影仪，视野涵盖全部通槽和待测杆塔。

本技术方案通过在通槽中镶嵌设置小石块，能较为准确地模拟山区地形；通过使用不同质量、不同形状滚石滚落模拟对输电线路附属基础的撞击过程，通过高速摄影仪和压力传感器等传感器采集滚石撞击过程中的各项关键参数，通过采集的各项参数分析滚石对输电线路附属基础的撞击影响。其试验数据稳定，测量数据全面，具有真实性；各类试验条件调节灵活，可模拟多类试验场景；采用控制变量法，方便对多个试验参数进行分析，为防治输电线路附属基础的滚石撞击提供真实可靠的参考。

作为优选，所述支架中设有调节支撑杆，调节支撑杆的一端与滑面连接。通过改变调节支撑杆的长度来改变滑面的倾斜程度，从而能够模拟不同高度的滚石对待测杆塔的撞击，使得实验数据更加全面，且真实可靠。

作为优选，所述待测杆塔上正对通槽的一面设有减震防护板，所述减震防护板包括固定连接的钢筋混凝土层以及聚苯乙烯泡沫层，所述钢筋混凝土层正对通槽，所述聚苯乙烯泡沫层紧贴待测杆塔的表面。加减震防护板后进行滚石撞击试验，通过对施加减震防护板前及施加减震防护板的实验数据进行对比，可分析不同厚度的减震防护板对待测杆塔的保护程度。为防治输电线路附属基础的滚石撞击提供真实可靠的参考。

作为优选，在所述滑面较高侧的通槽中设置有阀门，滚石放置在所述阀门上方。根据试验条件对滚石高度以及通槽长度的要求，可将阀门设置在通槽的顶部或者通槽内，滚石放置在所述阀门上方，当打开所述阀门时，所述滚石沿所述通槽进行自由滚落。阀门的设置，可使滚石的高度定位更加准确，利于试验的准确性。

作为优选，所述通槽的最低点距离地面高度不低于1m。通槽的最低点与地面之间的落差，用于模拟滚石在滚落过程中可能产生的跳跃运动或滑坡崩塌时对待测杆塔的冲击。使得模拟实验更加全面，接近现实。

作为优选，所述通槽最低点到待测杆塔水平的距离为2.0m~3.0m。滚石从通槽掉落的过程中，由于滚石在水平方向保留一定的速度分量，滚石还未到达地面时，即对待测杆塔下部进行撞击时，在空中跌落的过程仍然会进行水平方向的位移，经过试验得出这个位移量一般在2.0m~3.0m这个范围内。设置通槽到所述待测杆塔水平的距离为2.0m~3.0m，以达到模拟滚石对待测杆塔的下部造成撞击的场景。

作为优选，在所述待测杆塔上至少设置有五组压力传感器；所述待测杆塔从地面向上延伸每隔4.5cm~5.5cm设置一组压力传感器。不同形状、不同质量的滚石应用到不同坡度的通槽对待测杆塔的撞击位置有差异，设置多组压力传感器，以增大测试范围，适应对多种形状与多种质量的滚石进行试验。

作为优选，所述的测试装置还包括位移传感器，位移传感器设置在待测杆塔上背对通槽的一侧。当待测杆塔经受不同的冲击时，其产生的形变值不同，而在进行同一次的冲击过程中，水平位置越高的位置其位移量越大。与压力传感器结合，能够得出滚石冲撞压力或位置对待测杆塔位移的关系，为防止提供数据支持。

作为优选，在所述待测杆塔上至少设置有两组位移传感器；待测杆塔从地面向上延伸每隔9cm~11cm设置一组位移传感器。当待测杆塔经受不同的冲击时，其产生的形变值不同，设置上下设置的至少两组位移传感器，以增大检测准确度。

本实用新型的有益效果是：

1.通槽的设计固定了滚石的运动范围，方便测量，数据不会有较大的偏差，便于统计。通槽中放入不同大小不同形状的小石头模拟了山区地形地貌的复杂环境，测得数据真实，可靠。试验数据稳定，具有真实性。

2.通过高速摄影仪和压力传感器能够准确的测量出滚石的运动速度和滚石冲击力的大小，而且位移传感器能够输出塔基形变的大小以评估塔基的挠度，这些数据都有利于分析滚石对铁塔的撞击影响，测量数据全面。

3.通过对施加减震防护板前及施加减震防护板的实验数据进行对比，可分析不同厚度的减震防护板对待测杆塔的保护程度。为防治输电线路附属基础的滚石撞击提供真实可靠的参考。

附图说明

图1是本实用新型的一种测试装置的结构示意图。

图中1.支架，2.通槽，3.滚石，4.阀门，5.待测杆塔，6.压力传感器，7.位移传感器，8.高速摄影仪，9.减震防护板，91.钢筋混凝土层，92.聚苯乙烯泡沫层。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

一种滚石撞击输电线路附属基础的测试装置，如图1所示，包括支架1、滚石3、待测杆塔5和高速摄影仪8。支架1外设置有待测杆塔5，待测杆塔5用于模拟输电线路铁塔及其附属基础。

支架1上设有倾斜的滑面，滑面上设有沿滑面从上而下纵向设置的通槽2,滚石3设置在通槽2中，滚石3采用花岗岩颗粒模拟山石，滚石3沿通槽2滚落并撞击待测杆塔5。在本实施例中，滑面长为7m，宽为30cm，主要用钢架支撑；通槽2截面宽30cm，高50cm，通槽2内壁镶嵌设置有若干小石块，多个小石块用于模拟山区滑坡的复杂地表状态。

支架1中设有调节支撑杆，调节支撑杆的一端与滑面连接。通过改变调节支撑杆的长度来改变滑面的倾斜程度，从而能够模拟不同高度的滚石对待测杆塔的撞击，使得实验数据更加全面，且真实可靠。

高速摄影仪8视野涵盖全部通槽2和待测杆塔5。高速摄影仪8用于采集所述滚石3运动过程中的图像信息。高速摄影仪8记录下滚石3撞击待测杆塔5的全过程，然后采用图像分析确定滚石3的运动速度等信息。具体的，高速摄影仪8通过图像的连续变化记录下滚石3从不同角度、不同高度滚落时的路径，以用于分析滚石3从不同角度、不同高度滚落对滚石3速度的影响，还可记录滚石3从不同角度、不同高度滚落对待测杆塔5撞击后回弹的路径及速度等信息，以便后续进一步分析时作为原始资料进行追溯。

本实施例中，待测杆塔5为预制钢筋混凝土杆塔的塔脚，墩高1.0m，直径30cm。待测杆塔5靠近通槽2最低点处设置，当滚石3沿着通槽2滚落后对待测杆塔5进行撞击，以模拟山石对输电线路铁塔及其附属基础进行冲击的情景。

待测杆塔5上正对所述通槽2的一侧设置有压力传感器6。当待测杆塔5承受滚石3撞击时，压力传感器6检测待测杆塔5受到的冲击力并进行反馈。

待测杆塔5上至少设置五组压力传感器6，从地面向上延伸每隔5cm设置一组压力传感器6。具体的，待测杆塔5从地面向上延伸的第5cm、第10cm、第15cm、第20cm、第25cm分别设置有一组并排设置的压力传感器6。本实施例中，每组压力传感器6包括三个并排设置的压力传感器，待测杆塔5上共设置有十五个压力传感器6，以增大本测试装置的测试面。

不同形状、不同质量的滚石3应用到不同坡度的通槽2对待测杆塔5的撞击位置有差异，设置多组压力传感器6，以增大测试范围，适应对多种形状与多种质量的滚石3进行试验。

待测杆塔5上背对所述通槽2的一侧设置有位移传感器7。待测杆塔5上设置有至少两组位移传感器7，从地面向上延伸每隔10cm设置一组位移传感器7。本实施例中，在待测杆塔5从地面向上延伸的第10cm以及第20cm各设置一组位移传感器7，每组位移传感器7包括两个并排设置的位移传感器。

当待测杆塔5经受不同的冲击时，其产生的形变值不同，而在进行同一次的冲击过程中，水平位置越高的位置其位移量越大。设置上下设置的至少两组位移传感器7，以增大检测准确度。

待测杆塔5上正对所述通槽2的一面设有减震防护板9。减震防护板9可拆卸。减震防护板9包括固定连接的钢筋混凝土层91以及聚苯乙烯泡沫层92。钢筋混凝土层91正对所述通槽2，聚苯乙烯泡沫层92紧贴所述待测杆塔5的表面。

聚苯乙烯泡沫密度小，机械强度好，缓冲性能优异，加工性好，易于模塑成型。在聚苯乙烯泡沫层92前铺设钢筋混凝土层91，不仅可以改善聚苯乙烯泡沫层92的受力特性，使得集中荷载均匀扩散，防止由于应力集中而造成聚苯乙烯泡沫层92的破坏,还使聚苯乙烯泡沫层92形成一个良好的整体，防止有害物质侵入聚苯乙烯泡沫层92。

施加减震防护板9后进行滚石3撞击试验，通过对施加减震防护板9前及施加减震防护板9后的实验数据进行对比，可分析不同厚度的减震防护板9对待测杆塔5的保护程度。滚石3先撞击到钢筋混凝土层91再通过聚苯乙烯泡沫层92的缓冲，可以有效的减小冲击力，使其受到的集中荷载均匀扩散，通过对压力传感器6检测值以及位移传感器7检测值进行监测可以观察出该减震防护板9的防护效果。然后对不同厚度的减震防护板9测试效果进行对比分析，进行滚石3冲击杆塔防护结构优化实验，并与未铺设耗能减震防护板9的情形进行对比。

通槽2上设置有阀门4，根据试验条件对滚石3高度以及通槽2长度的要求，可将阀门4设置在通槽2的顶部或者通槽2内，滚石3放置在所述阀门4上方。

当打开所述阀门4时，所述滚石3沿所述通槽2进行自由滚落。阀门4的设置，可使滚石3的高度定位更加准确，利于试验的准确性。

本实施例中，通槽2的最低点距离地面高度不低于1m。通槽2的最低点与地面之间的落差，用于模拟滚石3在滚落过程中可能产生的跳跃运动或滑坡崩塌时对待测杆塔5的冲击，还适用于当通槽2的坡度较大时的测试场景。

通槽2到所述待测杆塔5水平的距离为2.0m~3.0m。滚石3从通槽2最低点掉落的过程中，由于滚石3在水平方向保留一定的速度分量，滚石3还未到达地面时，即还未对待测杆塔5下部进行撞击时，在空中跌落的过程仍然会进行水平方向的位移，经过试验得出这个位移量一般在2.0m~3.0m这个范围内。设置通槽2到所述待测杆塔5水平的距离为2.0m~3.0m，以达到模拟滚石3对待测杆塔5的下部造成撞击的场景。

本实用新型能较为准确地模拟不同高度、不同坡度的山区地形中不同质量、不同形状滚石3滚落对输电线路附属基础的撞击过程，并采集滚石3撞击过程中的各项关键参数，例如待测杆塔5受到撞击时的冲击力、采集待测杆塔5的位移值计算出的形变值、撞击时滚石3的速度、滚石3滚落的不同角度对应的速度等。

还用于对施加了减震防护装置的输电线路附属基础被撞击过程进行模拟，对不同的试验条件进行测试，通过采集的各项参数分析滚石3对输电线路附属基础的撞击影响。为防治输电线路附属基础的滚石撞击提供真实可靠的参考。

本测试装置的试验数据稳定，测量数据全面，具有真实性；各类试验条件调节灵活，可模拟多类试验场景；能够控制变量，方便对多个试验参数进行分析。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。