一种落石释放碰撞试验装置

本发明属于落石试验的，具体涉及一种落石释放碰撞试验装置。

背景技术：

1、落石灾害引发人员伤亡事件频发，据不完全统计，仅2011-2021年我国因落石灾害遇难的人数超过150人，危害令人触目惊心，其已成为继滑坡、泥石流后又一重大山地地质灾害。设计合理落石防护结构设施、提高落石灾害防护水平已迫在眉睫。然而，破解该问题的关键是首先要实现落石运动路径精准预测。

2、落石沿坡面滚落过程常表现为滚动、滑动、腾空飞落及冲击回弹等多种运动形式的联动，而此中冲击回弹过程最为复杂、也最难预测，一直是领域内研究的难点。在绝大多数落石路径预测模型中该过程主要通过切向恢复系数和法向恢复系数两个参数来控制，并由它们决定碰撞后的落石能量损失及碰撞后的运动方向，因此，切向恢复系数和法向恢复系数的取值准确与否直接关系着整个落石运动轨迹的预测精度。然而，目前由于对落石冲击过程认识尚不够全面深入，现有落石冲击试验设备的功能和研制思想较为落后，主要考虑非旋转的球形落石试块，建立恢复系数计算模型通常仅涵盖某个或者少数几个独立影响因素。而实际灾害事件中落石形状通常是非球状的且伴随着相当高的转速，其与坡面的接触力学机制和非旋转球状试块存在显著差异；同时，实际的落石碰撞过程是受落石特征、坡面特征及运动特征联合控制的，多种因素间还存在着显著交互作用。因此，如要建立准确的切向和法向恢复系数计算模型，亟需研制一种可进行恢复系数全主控因素联合影响调查的落石释放碰撞试验装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种落石释放碰撞试验装置。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种落石释放碰撞试验装置，包括框架、落石释放机构和坡角模拟机构，所述落石释放机构设置在所述框架的中上部，包括试块、夹具，所述试块向两侧伸出有撑杆，两个所述夹具分别夹持两个所述撑杆，至少在其中一个所述撑杆上对应连接驱动件，驱动所述试块旋转以获取滚落转速；

4、所述坡角模拟机构设置于所述框架下方，所述坡角模拟机具有一位于所述落石释放机构正下方的坡面，所述坡面上设有石板。

5、优选的，所述框架中部设有对应安装所述夹具的调整架，所述调整架沿纵向滑动装配于所述框架内部。

6、优选的，夹具包括固定夹座和释放夹座，所述固定夹座和释放夹座均为l形结构，所述固定夹座的一端固定在所述调整架上，另一端向坡角模拟机构延伸；

7、所述释放夹座的一端滑动装配在所述调整架上，另一端向坡角模拟机构延伸，所述固定夹座和释放夹座对应所述坡角模拟机构的一端对应设有弧形夹持工位，两个所述弧形夹持工位对应抱合所述撑杆。

8、优选的，所述固定夹座和释放夹座之间设有约束螺栓，所述约束螺栓对应穿过所述固定夹座和释放夹座对应所述弧形夹持工位上方的部分，所述约束螺栓穿出后对应连接有螺帽，所述螺帽和所述释放夹座之间设有约束弹簧。

9、优选的，所述释放夹座上设有指向所述固定夹座的条形孔，固定螺栓对应穿过所述条形孔后螺纹连接所述调整架，所述释放夹座上连接有牵引绳，以驱动所述释放夹座远离所述固定夹座以释放所述撑杆。

10、优选的，所述坡角模拟机构包括相互铰接的两个支撑板，其中一个所述支撑板的非铰接侧对应铰接在所述框架上，另一个所述支撑板的非铰接侧沿水平方向滑动装配在所述框架上，以形成可以进行角度调整的坡面。

11、优选的，两个所述支撑板的非铰接侧之间连接有限位绳，所述限位绳的两段分别通过调整螺栓连接两个所述支撑板。

12、优选的，所述横杆为六棱柱，所述驱动件为驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过批头以可拆卸的方式连接所述横杆。

13、优选的，所述调整架的通过多个锁紧螺栓固定在所述框架上，在所述框架上设有多个对应所述锁紧螺栓的、沿纵向均匀的分布的螺孔。

14、优选的，所述调整架上设有正对所述释放夹座的导向座，所述导向座上设有对应所述牵引绳的导向孔，所述牵引绳的牵引端对应穿过所述导向孔。

15、有益效果：设置落石释放机构和坡角模拟机构进行落石碰撞试验，其中落石释放机构可以使试块发生自转，从而更大程度还原实际落石碰撞过程，联合坡角模拟机构还能够研究各单主控因素及复杂主控因素联合作用下的落石碰撞恢复系数，为落石灾害预测程序的开发以及相关防护结构的设计提供参考，同时也为后续更充分更全面认识和研究碰撞运动过程提供了新的研究方向。

技术特征：

1.一种落石释放碰撞试验装置，包括框架、落石释放机构和坡角模拟机构，其特征在于，所述落石释放机构设置在所述框架的中上部，包括试块、夹具，所述试块向两侧伸出有撑杆，两个所述夹具分别夹持两个所述撑杆，至少在其中一个所述撑杆上对应连接驱动件，驱动所述试块旋转以获取滚落转速；

2.根据权利要求1所述的落石释放碰撞试验装置，其特征在于，所述框架中部设有对应安装所述夹具的调整架，所述调整架沿纵向滑动装配于所述框架内部。

3.根据权利要求2所述的落石释放碰撞试验装置，其特征在于，夹具包括固定夹座和释放夹座，所述固定夹座和释放夹座均为l形结构，所述固定夹座的一端固定在所述调整架上，另一端向坡角模拟机构延伸；

4.根据权利要求3所述的落石释放碰撞试验装置，其特征在于，所述固定夹座和释放夹座之间设有约束螺栓，所述约束螺栓对应穿过所述固定夹座和释放夹座对应所述弧形夹持工位上方的部分，所述约束螺栓穿出后对应连接有螺帽，所述螺帽和所述释放夹座之间设有约束弹簧。

5.根据权利要求3所述的落石释放碰撞试验装置，其特征在于，所述释放夹座上设有指向所述固定夹座的条形孔，固定螺栓对应穿过所述条形孔后螺纹连接所述调整架，所述释放夹座上连接有牵引绳，以驱动所述释放夹座远离所述固定夹座以释放所述撑杆。

6.根据权利要求1所述的落石释放碰撞试验装置，其特征在于，所述坡角模拟机构包括相互铰接的两个支撑板，其中一个所述支撑板的非铰接侧对应铰接在所述框架上，另一个所述支撑板的非铰接侧沿水平方向滑动装配在所述框架上，以形成可以进行角度调整的坡面。

7.根据权利要求6所述的落石释放碰撞试验装置，其特征在于，两个所述支撑板的非铰接侧之间连接有限位绳，所述限位绳的两段分别通过调整螺栓连接两个所述支撑板。

8.根据权利要求1所述的落石释放碰撞试验装置，其特征在于，所述横杆为六棱柱，所述驱动件为驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过批头以可拆卸的方式连接所述横杆。

9.根据权利要求2所述的落石释放碰撞试验装置，其特征在于，所述调整架的通过多个锁紧螺栓固定在所述框架上，在所述框架上设有多个对应所述锁紧螺栓的、沿纵向均匀的分布的螺孔。

10.根据权利要求5所述的落石释放碰撞试验装置，其特征在于，所述调整架上设有正对所述释放夹座的导向座，所述导向座上设有对应所述牵引绳的导向孔，所述牵引绳的牵引端对应穿过所述导向孔。

技术总结
本发明提供一种落石释放碰撞试验装置，包括框架、落石释放机构和坡角模拟机构，试块向两侧伸出有撑杆，两个夹具分别夹持两个撑杆，至少在其中一个撑杆上对应连接驱动件，驱动试块旋转以获取滚落转速；坡角模拟机构设置于框架下方，坡角模拟机具有一位于落石释放机构正下方的坡面，坡面上设有石板。设置落石释放机构和坡角模拟机构进行落石碰撞试验，其中落石释放机构可以使试块发生自转，从而更大程度还原实际落石碰撞过程，联合坡角模拟机构还能够研究各单主控因素及复杂主控因素联合作用下的落石碰撞恢复系数，为落石灾害预测程序的开发以及相关防护结构的设计提供参考，同时也为后续更充分更全面认识和研究碰撞运动过程提供了新的研究方向。

技术研发人员：姬中民,王天君,伍法权,李振华,伍劼,陈旭,王浩
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27