边坡三维底摩擦试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种模拟实验装置，具体是一种模拟边坡破坏的三维试验装置。
【背景技术】
[0002]在各类自然灾害中，边坡的滑坡、崩塌和坍塌等属于巨大地质自然灾害，在我国，每年由滑坡造成的经济损失非常巨大，其中露天矿边坡的滑坡造成的经济损失也是不能忽视的。因此，对于滑坡破坏的机理的研究，成为非常重要的研究课题。边坡的破坏是由于剪应力超过边坡的抗剪强度所引起的，对于不同位置的剪应力所引起的边坡不同形式的破坏，以及相同破坏形式但破坏位置不同的研究对边坡稳定性的分析提供很珍贵的数据。其中，以底摩擦力用来模拟边坡破坏的试验分析应是较为重要的数据，但是当前还没有以底摩擦力用来模拟边坡破坏的三维装置。
【发明内容】
[0003]本发明是一种模拟边坡破坏的三维底摩擦试验装置，能够对边坡稳定性分析提供有用的数据和清晰的观测及分析。
[0004]本发明的技术方案为:
[0005]边坡三维底摩擦试验装置，由边坡模型、摩擦装置、水平荷载装置、基本框架和多段式作用板组成;其中，边坡模型是单级台阶或者多级台阶的实体，边坡模型被包封在模型箱中；摩擦装置设置在边坡模型底部;水平荷载装置设置在边坡模型背部;所述的摩擦装置和水平荷载装置均安置在基本框架内。
[0006]所述的模型箱侧面是平面面板，正面为透明面板，板上带有位移监测装置;边坡模型背部靠在盒体一侧。
[0007]所述的摩擦装置为电动机、电机皮带、主动滚筒、从动滚筒和滚筒皮带的联动装置;电动机产生动力，通过电机皮带传送至主动滚筒，主动滚筒通过滚筒皮带传送至从动滚筒，实现对边坡模型的摩擦。
[0008]所述的水平荷载装置主要由固定板、固定在固定板上的滑轨以及装载在固定板上的千斤顶组成;在滑轨上带有卡槽。
[0009]所述的基本框架由钢板、钢条制成。
[0010]基本框架在水平方向分为三层，底层是电动机承载框架，中层是摩擦装置承载框架，上层是边坡承载框架;在边坡承载框架内部中间固定安装有皮带承载板;基本框架一侧为两个竖直的框架，内侧是多段板框架，外侧是水平荷载装置承载框架。
[0011]所述的多段式作用板由十几块相同的横板拼合在一起。
[0012]每一横板两端安有横板连接装置，相邻的横板连接装置由螺栓固定。
[0013]边坡模型安置在边坡承载框架上，边坡模型背部靠近多段板框架；电动机安置在电动机承载框架上，主动滚筒和从动滚筒安置在摩擦装置承载框架上，分跨在皮带承载板两侧;滚筒皮带被承载在皮带承载板上;多段式作用板限定在多段板框架内，紧贴在边坡模型背部；固定板固定安装在水平荷载装置承载框架上，千斤顶顶部通过之间的推板顶在多段式作用板上。
[0014]本试验装置的特点及优异效果是:
[0015]1.实现模拟自然或人为的边坡模型的破坏模式，该功能主要由摩擦装置和水平荷载装置组成。
[0016]2.可以使载荷定位施加，通过多段位的作用板可实现对边坡不同位置的施加水平作用力。
[0017]3.本试验装置结构简单，成本低廉，操作方法简便易行，试验效果准确。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的整体结构示意图；
[0019]图2为水平荷载装置示意图；
[0020]图3为摩擦装置示意图；
[0021]图4为基本框架示意图；
[0022]图5为多短板连接方式示意图；
[0023]图中标记:
[0024]1-边坡模型
[0025]2-摩擦装置2.1-主动滚筒2.2-从动滚筒2.3-滚筒皮带2.4-电动机2.5-电机皮带
[0026]3-水平荷载装置3.1-固定板3.2-滑轨3.3-千斤顶3.4-推板3.5-卡槽
[0027]4-基本框架4.1-多段板固定框架4.2-皮带承载板4.3-边坡承载框架4.4-摩擦装置承载框架4.5-水平荷载装置承载框架4.6-电动机承载框架
[0028]5-多段式作用板5.1-横板5.2-横板连接装置5.3-螺栓
【具体实施方式】
[0029]下面通过附图对边坡三维底摩擦试验装置作详细说明:
[0030]参见图1，边坡三维底摩擦试验装置由边坡模型1、摩擦装置2、水平荷载装置3、基本框架4和多段式作用板5组成。其中，边坡模型I是单级台阶或者多级台阶的实体，边坡模型I被包封在矩形的模型箱中。摩擦装置2设置在边坡模型I底部;水平荷载装置3设置在边坡模型I背部;所述的摩擦装置2和水平荷载装置3均安置在基本框架4内。
[0031]所述的模型箱侧面是平面面板，正面为透明面板，板上带有位移监测装置。边坡模型I背部靠在盒体一侧。边坡模型I按研究原型的几何比例和各种物理力学参数制作成相似模型，以及确定相应的边界条件。
[0032]参见图2，所述的摩擦装置2为电动机2.4、电机皮带2.5、主动滚筒2.1、从动滚筒2.2和滚筒皮带2.3的联动装置。电动机2.4产生动力，通过电机皮带2.5传送至主动滚筒2.1，主动滚筒2.1通过滚筒皮带2.3传送至从动滚筒2.2，实现对边坡模型I的摩擦。
[0033]参见图3，所述的水平荷载装置3主要由固定板3.1、固定在固定板3.1上的滑轨3.2以及装载在固定板3.1上的千斤顶3.3组成。在滑轨3.2上带有卡槽3.5，卡槽3.5可以将千斤顶3.3固定在需要的位置。
[0034]参见图4，所述的基本框架4由钢板、钢条制成。基本框架4在水平方向分为三层，底层是电动机承载框架4.6，中层是摩擦装置承载框架4.4，上层是边坡承载框架4.3。在边坡承载框架4.3内部中间固定安装有皮带承载板4.2。基本框架4一侧为两个竖直的框架，内侧是多段板框架4.1，外侧是水平荷载装置承载框架4.5。
[0035]参见图5，所述的多段式作用板5由十几块相同的横板5.1拼合在一起，每一横板5.1两端安有横板连接装置5.2，相邻的横板连接装置5.2由螺栓5.3固定。
[0036]各设备的安装方式为:边坡模型I安置在边坡承载框架4.3上，边坡模型I背部靠近多段板框架4.1。电动机2.4安置在电动机承载框架4.6上，主动滚筒2.1和从动滚筒2.2安置在摩擦装置承载框架4.4上，分跨在皮带承载板4.2两侧;滚筒皮带2.3被承载在皮带承载板
4.2上。多段式作用板5限定在多段板框架4.1内，紧贴在边坡模型I背部。固定板3.1固定安装在水平荷载装置承载框架4.5上，千斤顶3.3顶部通过之间的推板3.4顶在多段式作用板5上。
[0037]本发明的实际操作为:
[0038]将边坡模型I放在模型箱中，启动电动机2.4带动摩擦装置2的滚筒皮带2.3转动。将多段式作用板5固定在所需位置，并将千斤顶3.3在滑轨3.2上滑动，固定到该位置，使千斤顶3.3推动多段式作用板5作用在边坡模型I上，模拟边坡破坏时的剪切力，从而实现模拟三维立体边坡模型在自然或人力的情况下发生破坏。
【主权项】
1.边坡三维底摩擦试验装置，其特征在于:由边坡模型、摩擦装置、水平荷载装置、基本框架和多段式作用板组成;其中，边坡模型是单级台阶或者多级台阶的实体，边坡模型被包封在模型箱中；摩擦装置设置在边坡模型底部;水平荷载装置设置在边坡模型背部;所述的摩擦装置和水平荷载装置均安置在基本框架内。2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:所述的模型箱侧面是平面面板，正面为透明面板，板上带有位移监测装置;边坡模型背部靠在盒体一侧。3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:所述的摩擦装置为电动机、电机皮带、主动滚筒、从动滚筒和滚筒皮带的联动装置;电动机产生动力，通过电机皮带传送至主动滚筒，主动滚筒通过滚筒皮带传送至从动滚筒，实现对边坡模型的摩擦。4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:所述的水平荷载装置主要由固定板、固定在固定板上的滑轨以及装载在固定板上的千斤顶组成;在滑轨上带有卡槽。5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:所述的基本框架由钢板、钢条制成。6.根据权利要求1或5所述的试验装置，其特征在于:基本框架在水平方向分为三层，底层是电动机承载框架，中层是摩擦装置承载框架，上层是边坡承载框架;在边坡承载框架内部中间固定安装有皮带承载板;基本框架一侧为两个竖直的框架，内侧是多段板框架，外侧是水平荷载装置承载框架。7.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于:所述的多段式作用板由十几块相同的横板拼合在一起。8.根据权利要求7所述的试验装置，其特征在于:每一横板两端安有横板连接装置，相邻的横板连接装置由螺栓固定。9.根据权利要求6所述的试验装置，其特征在于:边坡模型安置在边坡承载框架上，边坡模型背部靠近多段板框架；电动机安置在电动机承载框架上，主动滚筒和从动滚筒安置在摩擦装置承载框架上，分跨在皮带承载板两侧;滚筒皮带被承载在皮带承载板上;多段式作用板限定在多段板框架内，紧贴在边坡模型背部；固定板固定安装在水平荷载装置承载框架上，千斤顶顶部通过之间的推板顶在多段式作用板上。
【专利摘要】本发明是一种边坡三维底摩擦试验装置，属于模拟边坡破坏的试验装置。它是由边坡模型、摩擦装置、水平荷载装置和基本框架组成：其中边坡模型可以是多级台阶的实体，边坡模型被包在矩形的盒体中；摩擦装置设置在边坡模型底部；水平荷载装置在边坡模型背部。本发明通过底部摩擦装置和背部的加载装置，模拟边坡破坏时的剪切力，以实现模拟三维立体边坡模型在自然或人力的情况下发生破坏。本实验装置结构简单，造价低廉，能够清晰的观察边坡的破坏方式，同时也能够较为准确的对模拟边坡模型的破坏数据和效果测定。
【IPC分类】G01N3/24
【公开号】CN105675408
【申请号】CN201610125409
【发明人】孙书伟, 陈文轩
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月7日