岩土体灾变的模拟检测装置及检测方法与流程

本发明涉及岩土检测模拟试验的技术领域，尤其是涉及一种岩土体灾变的模拟检测装置及检测方法。

背景技术：

目前，现在对岩土灾害的研究大体是通过实地监测分析，这样往往存在靠天吃饭的问题，使研究存在被动性，而且一地的地质环境是特定的，研究结果推广到不同地区的可行性不大。计算机辅助对岩土灾害发生的仿真可以对研究大有帮助但还是代替不了实物的研究。因此，授权公告号为cn104569347b的中国专利公开了一种岩土体灾变的模拟及检测装置。包括承载有岩土的机械翻斗装置、人工降雨装置、信息采集及监测系统、控制系统和支撑框架，机械翻斗装置安装在地面上，支撑框架位于机械翻斗装置的上方，机械翻斗装置正上方的支撑框架上固定安装有人工降雨装置，机械翻斗装置内安装有信息采集及监测系统，控制系统分别与机械翻斗装置、人工降雨装置和信息采集及监测系统连接。通过人工降雨装置能模拟滑坡泥石流等常见岩土体灾害的灾变过程，为岩土体灾害的研究提供定量研究。

但上述发明有一点不足之处在于，在对于极端天气下的狂风以及地震对于岩土体的地质影响依旧无法模拟出来，从而依旧使得研究存在被动性。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种岩土体灾变的模拟检测装置,具有便于模拟极端天气下的狂风以及地震对于岩土体的地质影响的优点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种岩土体灾变的模拟检测装置，包括装有岩土堆的模拟沙盒箱，所述模拟沙盒箱的内部中空设置，所述模拟沙盒箱的内侧壁上设置有鼓风扇，所述模拟沙盒箱内正对鼓风扇的侧壁上设置有排风孔，所述模拟沙盒箱正对排风孔的外壁上设置有阻沙件，所述阻沙件用于供风正常排出模拟沙盒箱而阻止飞沙飞出模拟沙盒箱，所述模拟沙盒箱的底壁上设置有供岩土堆放置的置放板，所述模拟沙盒箱内设置有驱动置放板在水平面上晃动的驱动组件。

通过采用上述技术方案，需要模拟狂风对岩土体的影响时，首先启动鼓风扇，使得鼓风扇产生风力，从而对模拟沙盒箱内的岩土堆进行吹风，便能模拟出岩土堆受到狂风吹击的情形，而排风孔则能够让产生的风力正常流通，并且阻沙件则能够在一定程度上阻止岩土堆中的沙粒被风吹至模拟沙盒箱外，从而让模拟沙盒箱的外界不易产生沙粒飞扬，影响周围空气环境；若需要模拟地震下的岩土堆时，直接启动驱动组件，使得置放板开始在水平面上晃动，此时处于置放板上的岩土堆便能受到晃动而产生变化，此时便能够对此进行记录；这样设置后，能够较为方便且直观地模拟出端天气下的狂风以及地震对于岩土体的地质影响。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述模拟沙盒箱的侧壁上开设有更换口，所述鼓风扇设置在所述更换口内，所述更换口靠近模拟沙盒箱外侧的一端铰接设置有铰接板，所述铰接板用于将更换口进行遮挡，所述铰接板上设置有通风网板。

通过采用上述技术方案，通风网板的设置能够让模拟沙盒箱内外的气压保持一致，进而让鼓风扇能够正常地吹风；当需要更换鼓风扇或者清理鼓风扇时，可以直接打开铰接板，将鼓风扇暴露在外界，达到便于更换或者清理鼓风扇的效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述阻沙件包括限制框、纱布以及浸湿装置，所述限制框的内部中空设置，所述限制框贴合在靠近排风孔的模拟沙盒箱的侧壁上，所述限制框的表面开设有多个与排风孔相对应且与限制框内部连通的通孔，所述纱布装填在所述限制框的内部，所述浸湿装置设置在限制框的顶部且用于向纱布表面喷淋水。

通过采用上述技术方案，通过浸湿装置预先把纱布进行喷水浸湿，使得纱布保持浸湿状态，此时模拟沙盒箱内的沙尘便会通过排风孔以及通孔进入到限制框内，直接附着在纱布上；然后纱布上的水流会将这些粘附的沙土颗粒竖直冲下，进而让纱布表面能够不断地冲刷吹出的沙土。此时沙土便被限制在限制框内不易飞出，并且能够让模拟沙盒箱与外界保持较好的空气流通。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述浸湿装置包括蓄水箱以及滴水管，所述蓄水箱设置在限制框的顶壁上，所述滴水管连通设置在蓄水箱的底壁上且正对纱布的顶部，所述滴水管沿着蓄水箱的长度方向设置有多个，所述滴水管上设置有用于控制滴水管启闭的开关阀门。

通过采用上述技术方案，直接打开开关阀门，滴水管便能够直接地把蓄水箱内的水放出，并滴落在纱布的顶部，此时水顺着纱布逐渐往下流动，进而将纱布完全浸湿，从而让纱布保持一个较好的浸湿状态；而水不断地在流动，致使纱布能够受到水的不断更换而保持较好的洁净状态，也能够便于将纱布上粘附的沙土带走。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述限制框内位于纱布的下方开设有蓄水槽，所述蓄水槽的上方且位于纱布的下方设置有过滤网板，所述限制框的顶壁上设置有抽水泵，所述抽水泵的抽水口端连通设置有抽水管，所述抽水管的另一端与蓄水槽的内部相连通；所述抽水泵的出水口端连通设置有排水管，所述排水管的另一端穿过蓄水箱的顶壁且与蓄水箱的内部相连通。

通过采用上述技术方案，从纱布上流下的水带着沙土颗粒与过滤网板接触，此时水会通过过滤网板流至蓄水槽内，而绝大部分的沙土颗粒便会被阻隔在过滤网板上，从而实现水与沙土颗粒的初步分离，并且流至蓄水槽内的水能够通过抽水泵、抽水管以及排水管重新进入到蓄水箱内，实现水的重复利用，并且达到便于回收水的效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述模拟沙盒箱内位于置放板的下方设置有滑动杆，所述置放板的底部设置有滑动套筒，所述滑动套筒滑动套设在所述滑动杆上，所述置放板上设置有抵接杆，所述驱动组件包括转动电机、链轮、链条以及拨动块，所述模拟沙盒箱上位于滑动杆一侧的侧壁上开设有侧孔，所述转动电机设置在所述侧孔的底壁上，所述链轮同轴设置在转动电机的输出轴上，所述侧孔内远离转动电机的一侧也转动设置有一个链轮，所述链条绕设在两个所述链轮之间，所述拨动块设置在所述链轮上且用于与所述拨动块相抵触，所述滑动杆上套设有拉簧，所述拉簧的一端与模拟沙盒箱的内端壁相连接、另一端与所述滑动套筒相连接；在所述拨动块与抵接杆相抵触并移动时，所述拉簧处于拉伸状态。

通过采用上述技术方案，启动转动电机，使得转动电机带动链轮开始转动，此时绕设在两个链轮上的链条也会随着链轮的转动而转动，设置在链轮上的拨动块也会在链轮的直线段部分直线移动；当拨动块接触到抵接杆时，拨动块会推着抵接杆沿着滑动杆的长度方向移动，拉簧便处于拉伸状态，从而实现置放板在滑动杆长度方向上的移动；直到拨动块移动到链轮的圆弧处时，拨动块会与抵接杆实现分离，此时抵接杆不再受到拨动块的限制而不会再往前移动，此时拉伸状态的拉簧会在其自身弹力作用下复原，从而拉动滑动套筒沿着滑动杆往之前相反的方向移动；这样一拉一推，置放板便会不断地在滑动杆的长度方向上实现往复的晃动，达到驱动置放板在水平面上实现往复晃动较为方便的效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述侧孔的内顶壁上设置有用于储存润滑油的储油罐，所述储油罐倾斜设置，所述储油罐的倾斜最低端连通设置有滴油管，所述滴油管上设置有启闭阀门，所述滴油管的开口端处于链轮的正上方。

通过采用上述技术方案，打开启闭阀门，将储油罐内的润滑油通过滴油管滴在链轮上，从而让链轮与链条的啮合处能够保持一个较好的啮合状态，并且也达到往链轮上滴加润滑油较为方便的效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述滑动杆的杆壁上涂覆有特氟龙层。

通过采用上述技术方案，特氟龙，一般称作“不沾涂层”或“易清洁物料”。这种材料具有耐高温以及摩擦系数极低的特点，因此将其涂覆在滑动杆内，能够使得滑动套筒在滑动杆上滑动时更为顺畅。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述模拟沙盒箱内设置有风琴板，所述风琴板的中心开设有容纳孔，所述置放板处于所述容纳孔内，且所述置放板的侧壁与所述容纳孔的内壁相贴合。

通过采用上述技术方案，风琴板本身具有伸缩特性，能够随着置放板的移动而发生伸缩，但能够始终将置放板的上方与下方进行分割，从而让吹出的沙尘不易进入到置放板下方，达到隔离沙尘的效果。

本发明的目的之二是提供一种岩土体灾变的模拟检测装置的检测方法,具有便于模拟极端天气下的狂风以及地震对于岩土体的地质影响的优点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种岩土体灾变的模拟检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、模拟极端天气下狂风对岩土体的影响时，预先打开开关阀门，将蓄水箱内的水通过滴水管滴落在限制框内的纱布上，将纱布浸湿；

步骤二、打开鼓风扇，让鼓风扇对着置放板上的岩土堆进行吹风，观测岩土堆在风吹作用下的状态变化，并做记录；

步骤三、打开抽水泵，使得蓄水槽内的水被抽至蓄水箱内，进行循环利用；

步骤四、当记录完成后，关闭鼓风扇，将铰接板打开，对鼓风扇表面的沙灰进行清理；

步骤五、启动转动电机，使得链条开始转动，从而带动拨动块移动，进而让拨动块推着抵接杆往前移动，即置放板也会在滑动杆的长度方向上移动，在拨动块移动到链轮处时，拨动块与抵接杆脱离，拉簧重新将置放板拉回，此时实现置放板的晃动，依次模拟地震，进而观测此时岩土堆的状态变化并记录数据。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

需要模拟狂风对岩土体的影响时，首先启动鼓风扇，使得鼓风扇产生风力，从而对模拟沙盒箱内的岩土堆进行吹风，便能模拟出岩土堆受到狂风吹击的情形，而排风孔则能够让产生的风力正常流通，并且阻沙件则能够在一定程度上阻止岩土堆中的沙粒被风吹至模拟沙盒箱外，从而让模拟沙盒箱的外界不易产生沙粒飞扬，影响周围空气环境；若需要模拟地震下的岩土堆时，直接启动驱动组件，使得置放板开始在水平面上晃动，此时处于置放板上的岩土堆便能受到晃动而产生变化，此时便能够对此进行记录；这样设置后，能够较为方便且直观地模拟出端天气下的狂风以及地震对于岩土体的地质影响；

通过浸湿装置预先把纱布进行喷水浸湿，使得纱布保持浸湿状态，此时模拟沙盒箱内的沙尘便会通过排风孔以及通孔进入到限制框内，直接附着在纱布上；然后纱布上的水流会将这些粘附的沙土颗粒竖直冲下，进而让纱布表面能够不断地冲刷吹出的沙土。此时沙土便被限制在限制框内不易飞出，并且能够让模拟沙盒箱与外界保持较好的空气流通；

从纱布上流下的水带着沙土颗粒与过滤网板接触，此时水会通过过滤网板流至蓄水槽内，而绝大部分的沙土颗粒便会被阻隔在过滤网板上，从而实现水与沙土颗粒的初步分离，并且流至蓄水槽内的水能够通过抽水泵、抽水管以及排水管重新进入到蓄水箱内，实现水的重复利用，并且达到便于回收水的效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中a部分的局部放大示意图；

图3是本发明的部分剖视图；

图4是本发明的用于展示模拟沙盒箱内部的局部剖视图；

图5是本发明的用于展示风琴板的部分剖视图。

附图标记：1、模拟沙盒箱；11、鼓风扇；12、排风孔；13、更换口；14、铰接板；15、通风网板；16、滑动杆；17、侧孔；2、阻沙件；21、限制框；211、通孔；212、蓄水槽；213、过滤网板；22、纱布；23、浸湿装置；231、蓄水箱；232、滴水管；233、开关阀门；3、置放板；31、滑动套筒；4、驱动组件；41、转动电机；42、链轮；43、链条；44、拨动块；5、抽水泵；51、抽水管；52、排水管；6、拉簧；7、储油罐；71、滴油管；72、启闭阀门；8、风琴板；81、容纳孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：参照图1，为本发明公开的一种岩土体灾变的模拟检测装置，包括模拟沙盒箱1，模拟沙盒箱1的内部中空设置，模拟沙盒箱1内装有用于模拟实验的岩土堆；模拟沙盒箱1的内侧壁上设置有鼓风扇11；即模拟沙盒箱1的侧壁上开设有更换口13，鼓风扇11可拆卸设置在更换口13内，也就是通过普通的螺栓连接将鼓风扇11固定在更换口13内；需要拆卸时，直接把螺栓拧下即可实现拆卸；更换口13靠近模拟沙盒箱1外侧的一端铰接设置有铰接板14，铰接板14用于将更换口13进行遮挡，且铰接板14上设置有通风网板15。

通风网板15的设置能够让模拟沙盒箱1内外的气压保持一致，进而让鼓风扇11能够正常地吹风；当需要更换鼓风扇11或者清理鼓风扇11时，可以直接打开铰接板14，将鼓风扇11暴露在外界，达到便于更换或者清理鼓风扇11的效果。

如图3、5所示，模拟沙盒箱1内正对鼓风扇11的侧壁上设置有排风孔12，排风孔12矩阵排布在模拟沙盒箱1的侧壁上，模拟沙盒箱1正对排风孔12的外壁上设置有阻沙件2，阻沙件2用于供风正常排出模拟沙盒箱1而阻止飞沙飞出模拟沙盒箱1；阻沙件2包括限制框21、纱布22以及浸湿装置23，限制框21的内部中空设置，限制框21贴合在靠近排风孔12的模拟沙盒箱1的外侧壁上；限制框21的表面开设有多个与排风孔12相对应且与限制框21内部连通的通孔211，纱布22装填在限制框21的内部，且纱布22也并排设置有多张，而浸湿装置23则设置在限制框21的顶部且用于向纱布22表面喷淋水。

如图3所示，浸湿装置23包括蓄水箱231以及滴水管232，蓄水箱231设置在限制框21的顶壁上，滴水管232连通设置在蓄水箱231的底壁上且正对纱布22的顶部，滴水管232沿着蓄水箱231的长度方向设置有多个，滴水管232上设置有用于控制滴水管232启闭的开关阀门233。

直接打开开关阀门233，滴水管232便能够直接地把蓄水箱231内的水放出，并滴落在纱布22的顶部，此时水顺着纱布22逐渐往下流动，进而将纱布22完全浸湿，从而让纱布22保持一个较好的浸湿状态；而水不断地在流动，致使纱布22能够受到水的不断更换而保持较好的洁净状态；此时模拟沙盒箱1内的沙尘便会通过排风孔12以及通孔211进入到限制框21内，直接附着在纱布22上；然后纱布22上的水流会将这些粘附的沙土颗粒竖直冲下，进而让纱布22表面的水能够不断地冲刷吹出的沙土，达到便于将纱布22上粘附的沙土带走的效果。此时沙土便被限制在限制框21内不易飞出，并且能够让模拟沙盒箱1与外界保持较好的空气流通。

如图3所示，限制框21内位于纱布22的下方开设有蓄水槽212，蓄水槽212的上方且位于纱布22的下方设置有过滤网板213；限制框21的顶壁上设置有抽水泵5，抽水泵5的抽水口端连通设置有抽水管51，抽水管51的另一端与蓄水槽212的内部相连通；抽水泵5的出水口端连通设置有排水管52，排水管52的另一端穿过蓄水箱231的顶壁且与蓄水箱231的内部相连通。

从纱布22上流下的水带着沙土颗粒与过滤网板213接触，此时水会通过过滤网板213流至蓄水槽212内，而绝大部分的沙土颗粒便会被阻隔在过滤网板213上，从而实现水与沙土颗粒的初步分离，并且流至蓄水槽212内的水能够通过抽水泵5、抽水管51以及排水管52重新进入到蓄水箱231内，实现水的重复利用，并且达到便于回收水的效果。

如图4所示，模拟沙盒箱1的底壁上设置有供岩土堆放置的置放板3，模拟沙盒箱1内位于置放板3的下方设置有滑动杆16，置放板3的底部设置有滑动套筒31，滑动套筒31滑动套设在滑动杆16上；为了使得滑动套筒31能在滑动杆16上滑动得更为顺畅，在滑动杆16的杆壁上涂覆有特氟龙层。模拟沙盒箱1内设置有驱动置放板3在水平面上晃动的驱动组件4，具体地，驱动组件4包括转动电机41、链轮42、链条43以及拨动块431；模拟沙盒箱1上位于滑动杆16一侧的侧壁上开设有侧孔17，转动电机41设置在侧孔17的底壁上，链轮42同轴设置在转动电机41的输出轴上；侧孔17内远离转动电机41的一侧也转动设置有一个链轮42，链条43绕设在两个链轮42之间；拨动块431设置在链轮42上，而置放板3上设置有抵接杆311，且拨动块431用于与拨动块431相抵触；滑动杆16上套设有拉簧6，拉簧6的一端与模拟沙盒箱1的内端壁相连接、另一端与滑动套筒31相连接；在拨动块431与抵接杆311相抵触并移动时，拉簧6处于拉伸状态；当拨动块431与抵接杆311处于分离状态时，拉簧6处于收缩状态。

启动转动电机41，使得转动电机41带动链轮42开始转动，此时绕设在两个链轮42上的链条43也会随着链轮42的转动而转动，设置在链轮42上的拨动块431也会在链轮42的直线段部分直线移动；当拨动块431接触到抵接杆311时，拨动块431会推着抵接杆311沿着滑动杆16的长度方向移动，拉簧6便处于拉伸状态，从而实现置放板3在滑动杆16长度方向上的移动；直到拨动块431移动到链轮42的圆弧处时，拨动块431会与抵接杆311实现分离，此时抵接杆311不再受到拨动块431的限制而不会再往前移动，此时拉伸状态的拉簧6会在其自身弹力作用下复原，从而拉动滑动套筒31沿着滑动杆16往之前相反的方向移动；这样一拉一推，置放板3便会不断地在滑动杆16的长度方向上实现往复的晃动，达到驱动置放板3在水平面上实现往复晃动较为方便的效果。

如图1、2所示，侧孔17的内顶壁上设置有储油罐7，储油罐7用于储存润滑油；储油罐7的罐身倾斜设置，储油罐7的倾斜最低端连通设置有滴油管71，滴油管71上设置有启闭阀门72，且滴油管71的管口端处于链轮42的正上方；打开启闭阀门72，将储油罐7内的润滑油通过滴油管71滴在链轮42上，从而让链轮42与链条43的啮合处能够保持一个较好的啮合状态，并且也达到往链轮42上滴加润滑油较为方便的效果。

如图5所示，模拟沙盒箱1内设置有风琴板8，风琴板8的中心开设有容纳孔81，置放板3处于容纳孔81内，且置放板3的侧壁与容纳孔81的内壁相贴合；风琴板8本身具有伸缩特性，能够随着置放板3的移动而发生伸缩，但能够始终将置放板3的上方与下方进行分割，从而让吹出的沙尘不易进入到置放板3下方，达到隔离沙尘的效果。

实施例二：一种岩土体灾变的模拟检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、模拟极端天气下狂风对岩土体的影响时，预先打开开关阀门233，将蓄水箱231内的水通过滴水管232滴落在限制框21内的纱布22上，将纱布22浸湿；

步骤二、打开鼓风扇11，让鼓风扇11对着置放板3上的岩土堆进行吹风，观测岩土堆在风吹作用下的状态变化，并做记录；

步骤三、打开抽水泵5，使得蓄水槽212内的水被抽至蓄水箱231内，进行循环利用；

步骤四、当记录完成后，关闭鼓风扇11，将铰接板14打开，对鼓风扇11表面的沙灰进行清理；

步骤五、启动转动电机41，使得链条43开始转动，从而带动拨动块431移动，进而让拨动块431推着抵接杆311往前移动，即置放板3也会在滑动杆16的长度方向上移动，在拨动块431移动到链轮42处时，拨动块431与抵接杆311脱离，拉簧6重新将置放板3拉回，此时实现置放板3的晃动，依次模拟地震，进而观测此时岩土堆的状态变化并记录数据。

本实施例的实施原理为：需要模拟狂风对岩土体的影响时，首先启动鼓风扇11，使得鼓风扇11产生风力，从而对模拟沙盒箱1内的岩土堆进行吹风，便能模拟出岩土堆受到狂风吹击的情形，而排风孔12则能够让产生的风力正常流通，并且阻沙件2则能够在一定程度上阻止岩土堆中的沙粒被风吹至模拟沙盒箱1外，从而让模拟沙盒箱1的外界不易产生沙粒飞扬，影响周围空气环境；若需要模拟地震下的岩土堆时，直接启动转动电机41，使得置放板3开始在水平面上晃动，此时处于置放板3上的岩土堆便能受到晃动而产生变化，此时便能够对此进行记录；这样设置后，能够较为方便且直观地模拟出端天气下的狂风以及地震对于岩土体的地质影响。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。