可调节高宽比的颗粒柱实验装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010037243.8 (22)申请日 2020.01.14 (71)申请人 西南交通大学 地址 610031 四川省成都市二环路北一段 (72)发明人 姜润昱程谦恭李坤吴越 龙艳梅 (74)专利代理机构 成都正华专利代理事务所 (普通合伙) 51229 代理人 李蕊 (51)Int.Cl. G01M 10/00(2006.01) G01N 21/84(2006.01) (54)发明名称 一种可调节高宽比的颗粒柱实验装置 (57)摘要 本发明公开了一种可调节高宽比的颗粒柱 。

2、实验装置， 涉及实验装置技术领域， 包括： 物料 盒、 高宽比调节组件、 失稳启动组件、 物料堆积平 台和监测装置， 物料盒的侧端开口处滑动设有插 板， 高宽比调节组件设置在物料盒本体中， 高宽 比调节组件包括与插板平行设置的隔板以及设 置在隔板和物料盒内壁之间的可调支撑件， 插 板、 物料盒和隔板之间形成物料放置容腔， 失稳 启动组件设置在物料盒上方并与插板连接， 物料 堆积平台设置在物料盒靠近插板的一侧， 监测装 置设置在堆积平台的上方,该实验装置可实现对 座落型高速滑坡的室内物理模型实验， 颗粒柱在 失稳前的高宽比可根据实验要求进行调节。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 11。

3、1198092 A 2020.05.26 CN 111198092 A 1.一种可调节高宽比的颗粒柱实验装置， 其特征在于， 包括： 物料盒(1)、 高宽比调节组 件(2)、 失稳启动组件(3)、 物料堆积平台(4)和监测装置(5)， 所述物料盒(1)的侧端开口处 设有与所述物料盒(1)滑动连接的插板(11)， 所述高宽比调节组件(2)设置在所述物料盒 (1)中， 所述高宽比调节组件(2)包括与所述插板(11)平行设置的隔板(21)以及设置在所述 隔板(21)和所述物料盒(1)内壁之间的可调支撑件(222)， 所述插板(11)、 所述物料盒(1)和 所述隔板(21)之间形成物料放置容腔， 所述。

4、失稳启动组件(3)设置在所述物料盒(1)上方并 与所述插板(11)连接， 所述物料堆积平台(4)设置在所述物料盒(1)靠近所述插板(11)的一 侧， 所述检测装置设置在所述堆积平台的上方。 2.根据权利要求1所述的可调节高宽比的颗粒柱实验装置， 其特征在于， 所述物料盒 (1)还包括对称设置的侧板(12)、 与所述侧板(12)垂直设置的后板(13)以及设置在所述侧 板(12)和所述后板(13)底端的底板(14)， 所述侧板(12)的内壁上设有与所述插板(11)厚度 相匹配的凹槽(121)， 所述插板(11)滑动设置在所述凹槽(121)中。 3.根据权利要求2所述的可调节高宽比的颗粒柱实验装置，。

5、 其特征在于， 所述可调支撑 组件(22)包括多个调节件(221)和多个支撑件(222)， 所述调节件(221)包括调节柱(221a) 以及滑动设置在所述调节柱(221a)上的调节套(221b)， 所述调节套(221b)远离所述调节柱 (221a)的一端通过吸盘(222a)可拆卸地设置在所述隔板(21)上， 所述调节柱(221a)远离所 述调节套(221b)的一端通过吸盘(222a)可拆卸地设置在所述后板(13)的内壁上。 4.根据权利要求3所述的可调节高宽比的颗粒柱实验装置， 其特征在于， 所述支撑件 (222)为L型的支撑板， 所述支撑板的一端设置在所述隔板(21)上， 所述支撑板的另一端。

6、通 过吸盘(222a)可拆卸地设置在所述侧板(12)的内壁上。 5.根据权利要求1至4任一项所述的可调节高宽比的颗粒柱实验装置， 其特征在于， 所 述失稳启动组件(3)包括支撑架(31)以及设置在所述支撑架(31)上的多个滑轮(32)， 所述 滑轮(32)中设有可滑动的绳索(33)， 所述绳索(33)的一端设置在所述插板(11)上， 所述绳 索(33)的另一端设有重物块(34)。 6.根据权利要求5所述的可调节高宽比的颗粒柱实验装置， 其特征在于， 所述支撑架 (31)包括多根竖直支架(311)以及设置在所述竖直支架(311)顶端的水平支架(312)， 所述 滑轮(32)设置在所述水平支架(3。

7、12)上。 7.根据权利要求6所述的可调节高宽比的颗粒柱实验装置， 其特征在于， 所述物料堆积 平台(4)包括堆积板(41)和防回流板(42)， 所述堆积板(41)水平设置在所述物料盒(1)靠近 所述插板(11)的一侧， 所述防回流板(42)竖直设置在所述堆积板(41)上并且所述防回流板 (42)设置在所述插板(11)的左右两侧。 8.根据权利要求6所述的可调节高宽比的颗粒柱实验装置， 其特征在于， 所述监测装置 (5)设置在所述水平支架(312)上并且设置在所述堆积板(41)的上方。 9.根据权利要求8所述的可调节高宽比的颗粒柱实验装置， 其特征在于， 所述监测装置 (5)为高速摄像机。 权。

8、利要求书 1/1 页 2 CN 111198092 A 2 一种可调节高宽比的颗粒柱实验装置 技术领域 0001 本发明涉及实验装置技术领域， 具体涉及一种可调节高宽比的颗粒柱实验装置。 背景技术 0002 座落型滑坡作为高速滑坡的一种常见类型， 多发生在反倾或近水平较坚硬地层 中； 在垂向和水平地震加速度作用下,后缘沿着已有的垂直层面的优势面进一步拉裂并不 断向下扩展， 最终与前缘潜在滑移面贯通导致滑体剪出发生失稳； 剪出口位置低， 滑坡从高 位整体下座,具有振动膨胀解体的特征,堆积体超覆于前缘平缓地面。 0003 座落滑移式破坏在人工边坡工程中也较为常见。 在同一坡体内,上部岩体较坚硬、 。

9、节理裂隙发育,下部岩体为软质岩、 较破碎,我们通常谓之上硬下软地层。 这样的组合在发 生地震、 强降雨等外荷载作用影响时， 极易使人工边坡工程发生坐落滑移式失稳破坏。 0004 由于坐落型滑坡具有失稳速度快， 滑体方量大的特点， 往往会对下游重要结构物 以及人员安全形成极大威胁， 造成灾难性事件。 合理地设计物理模型实验来确定其运动过 程和堆积特征， 对进一步研究和掌握该破坏类型的滑坡有着重要的意义， 现有的实验模型 结构复杂且无法方便快速的调整滑坡的高宽比， 从而使实验受到限制。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种可调节高宽比的颗粒柱实验装置， 以实现对座落型高 速滑坡的室内物理模。

10、型实验， 颗粒柱在失稳前的高宽比可根据实验要求进行调节。 0006 本发明解决上述技术问题的技术方案如下： 0007 一种可调节高宽比的颗粒柱实验装置， 包括： 物料盒、 高宽比调节组件、 失稳启动 组件、 物料堆积平台和监测装置， 物料盒的侧端开口处设有与物料盒滑动连接的插板， 高宽 比调节组件设置在物料盒中， 高宽比调节组件包括与插板平行设置的隔板以及设置在隔板 和物料盒内壁之间的可调支撑件， 插板、 物料盒和隔板之间形成物料放置容腔， 失稳启动组 件设置在物料盒上方并与插板连接， 物料堆积平台设置在物料盒靠近插板的一侧， 监测装 置设置在堆积平台的上方。 0008 该颗粒柱实验装置设置了。

11、物料盒， 物料盒用于盛放实验原料， 实验原料在物料盒 中被塑形成具有一定高度和宽度的柱状体， 物料盒为上端开口的筒状结构， 插板滑动设置 在物料盒的侧端开口处， 物料盒中设置隔板， 隔板将物料盒分成两个空间， 颗粒柱实验材料 放置在靠近插板的空间中， 通过高宽比调节组件调整隔板在物料盒中的位置， 从而调整颗 粒物料放置空间的宽度， 即调整颗粒柱的长宽比， 实验时， 通过失稳启动组件竖直向上抽出 插板， 插板对物料盒本体中的柱体支撑作用消失， 物料盒中的颗粒柱滑落到设置在插板一 侧的堆积平台上， 以此来模拟坐落型滑坡的失稳形态， 通过监测装置对失稳后的颗粒柱进 行数据采集以便后续分析实验结果。 。

12、0009 进一步地， 在本发明较佳的实施例中， 物料盒还包括对称设置的侧板、 与侧板垂直 设置的后板以及设置在侧板和后板底端的底板， 侧板的内壁上设有与插板厚度相匹配的凹 说明书 1/4 页 3 CN 111198092 A 3 槽， 插板滑动设置在凹槽中。 0010 进一步地， 在本发明较佳的实施例中， 可调支撑组件包括多个调节件和多个支撑 件， 调节件包括调节柱以及滑动设置在调节柱上的调节套， 调节套远离调节柱的一端通过 吸盘可拆卸地设置在隔板上， 调节柱远离调节套的一端通过吸盘可拆卸地设置在后板的内 壁上。 0011 可调支撑组件设置在物料盒中， 可调支撑组件中的调节件用于调整隔板在物料。

13、盒 中的位置， 从而调整颗粒柱的长宽比， 支撑件对隔板起到支撑作用， 调节件采用调节柱和调 节套配合的形式， 调节套滑动设置在调节柱上， 调整调节套又通过吸盘设置在隔板和物料 盒的后板上， 调整调节套在调节柱上的位置时， 隔板和后板之间的距离也随之改变， 从而使 隔板距插板的距离得到调整， 在本方案中， 调节柱采用螺杆， 调节套采用长螺母。 本领域技 术人员可以根据本发明构思将调节柱和调节套变形为其他结构形式， 但也均在本发明的保 护范围之内。 0012 进一步地， 在本发明较佳的实施例中， 支撑件为L型的支撑板， 支撑板的一端设置 在隔板上， 支撑板的另一端通过吸盘可拆卸地设置在侧板的内壁上。

14、。 0013 支撑件采用L型的支撑板， L型的支撑板设置在隔板和物料盒的侧板之间， 并通过 吸盘固定， 从而将隔板固定在侧板上， 加强对隔板的支撑作用。 0014 进一步地， 在本发明较佳的实施例中， 失稳启动组件包括支撑架以及设置在支撑 架上的多个滑轮， 滑轮中设有可滑动的绳索， 绳索的一端设置在插板上， 绳索的另一端设有 重物块。 0015 失稳启动组件为插板抽出提供动力， 失稳启动组件通过设置滑轮， 在滑轮上设置 绳索， 绳索的一端固定在插拔上， 绳索的另一端连接有重物块， 重物块下落从而使绳索带动 插板向上运动从而打开物料盒使颗粒柱滑落。 0016 进一步地， 在本发明较佳的实施例中，。

15、 支撑架包括多根竖直支架以及设置在竖直 支架顶端的水平支架， 滑轮设置在水平支架上。 0017 支撑架对失稳启动组件起到支撑作用， 竖直支架顶端设置水平支架， 滑轮设置在 水平支架上， 使绳索两端的插板和重物块具有竖直方向的运动空间。 0018 进一步地， 在本发明较佳的实施例中， 物料堆积平台包括堆积板和防回流板， 堆积 板水平设置在物料盒靠近插板的一侧， 防回流板竖直设置在堆积板上并且防回流板设置在 插板的左右两侧。 0019 颗粒柱滑落后落到堆积板上， 堆积板靠近插板的一端设置防回流板， 防止颗粒柱 体失稳后在运动中发生向后的回流， 使颗粒柱体失稳后产生的颗粒流全部堆积于堆积板 上。 0。

16、020 进一步地， 在本发明较佳的实施例中， 监测装置设置在水平支架上并且设置在堆 积板的上方。 0021 监测装置用于采集颗粒柱失稳滑落后的运动和形态的参数信息， 因此需设置在堆 积板上方的支架上。 0022 进一步地， 在本发明较佳的实施例中， 监测装置为高速摄像机。 0023 高速摄像机对颗粒柱失稳滑落后的运动过程和堆积形态进行拍摄， 并通过图像分 析软件对照片进行数据分析， 获取颗粒柱实验所需的物理参数。 说明书 2/4 页 4 CN 111198092 A 4 0024 本发明具有以下有益效果： 0025 本发明提供了一种可实现对座落型高速滑坡进行模拟的室内实验装置， 该装置可 实现。

17、颗粒柱从失稳、 运动到停积整个运动过程， 并可对整个过程及实验结果进行监测； 该装 置可通过调节颗粒柱的宽度比对多种滑坡潜在失稳体进行模拟， 使得在一种实验仪器中实 现了多种高宽比实验工况的模拟， 提高了实验的效率， 降低了实验装置重复制造的成本。 附图说明 0026 图1为本发明的结构示意图； 0027 图2为本发明的物料盒本体和高宽比调节组件连接的结构示意图。 0028 其中： 1-物料盒； 11-插板； 12-侧板； 121-凹槽； 13-后板； 14-底板； 2-高宽比调节组 件； 21-隔板； 22-可调支撑组件； 221-调节件； 221a-调节柱； 221b-调节套； 222-支。

18、撑件； 222a-吸盘； 3-失稳启动组件； 31-支撑架； 311-竖直支架； 312-水平支架； 32-滑轮； 33-绳索； 34-重物块； 4-物料堆积平台； 41-堆积板； 42-防回流板； 5-监测装置。 具体实施方式 0029 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述， 所举实例只用于解释本发明， 并 非用于限定本发明的范围。 0030 实施例 0031 参照图1， 一种可调节高宽比的颗粒柱实验装置， 包括： 物料盒1、 高宽比调节组件 2、 失稳启动组件3、 物料堆积平台4和监测装置5， 物料盒1的侧端开口处滑动设有插板11， 物 料盒还包括左右对称设置的侧板12、 与侧板12垂。

19、直设置的后板13以及设置在侧板12和后板 13底端的底板14， 侧板12的内壁上设有与插板12厚度相匹配的凹槽121， 插板11滑动设置在 凹槽121中。 0032 参照图2， 该图为物料盒1和高宽比调节组件2连接的结构示意图， 为表示清楚， 物 料盒本体11的插板11以及一块侧板12未画出； 高宽比调节组件2设置在物料盒本体11中， 高 宽比调节组件2包括与插板11平行设置的隔板21以及设置在隔板21和物料盒1内壁之间的 可调支撑组件22， 插板11、 物料盒1和隔板21之间形成物料放置容腔， 可调支撑组件22包括 两个调节件221和四个支撑件222， 在本实施例中， 两个调节件221并排设。

20、置在隔板21的下 端， 四个支撑件222设置在隔板21与侧板12形成的四个直角处并靠近隔板21的上端， 调节件 221包括调节柱221a以及滑动设置在调节柱221a上的调节套221b， 在本实施例中， 调节柱 221a采用螺杆， 调节套221b采用与螺杆配合的长螺母， 长螺母通过螺纹连接设置在螺杆的 一端， 螺杆的另一端设置有吸盘222a， 螺母的自由端也设置有吸盘222a， 从而通过吸盘222a 将该调节件221可拆卸地设置在隔板21和后板13之间， 支撑件222为L型的支撑板， 支撑板的 一端通过螺钉固定设置在隔板21上， 支撑板的另一端通过吸盘222a可拆卸地设置在在侧板 12的内壁上。。

21、 0033 参照图1， 失稳启动组件3包括支撑架31以及设置在支撑架31上的多个滑轮32， 支 撑架31包括多根竖直支架311以及设置在竖直支架311顶端的水平支架312， 在本实施例中， 竖直支架311为四根竖直设置的钢管， 水平之间包括两根平行设置的钢管以及垂直设置在 两根平行设置的钢管之间的两根横向钢管， 两根横向钢管中部分别设有一个滑轮32， 滑轮 说明书 3/4 页 5 CN 111198092 A 5 32中设有可滑动的绳索33， 绳索33的一端设置在插板12上， 绳索33的另一端设有重物块34。 0034 参照图1， 物料堆积平台4设置在物料盒1靠近插板11的一侧， 监测装置5设。

22、置在插 板11上方的横向钢管上并且设置在堆积板41的上方， 监测装置5为高速摄像机， 物料堆积平 台4包括堆积板41和防回流板42， 堆积板41水平设置在物料盒1靠近插板11的一侧， 防回流 板42竖直设置在堆积板41上并且防回流板42设置在插板11的左右两侧。 0035 实验过程： 0036 1、 按照实验要求预先确定本次工况的颗粒柱体的高宽比， 将调节件221安装到隔 板21和后板112之间， 将重物块34抬起， 使插板11与隔板21之间形成储料空间； 0037 2、 调节调节件221中调节套221b在调节柱221a上的位置从而调整隔板21的位置， 得到预先设定的具有特定高宽比的储料空间，。

23、 并将隔板21通过支撑件222固定在侧板12上； 0038 3、 按照实验要求将预先制备好颗粒柱体实验物料， 在完全插入挡板后， 倒入上述 的储料空间中。 0039 4、 开启监测装置5后， 释放重物块34， 重物块34带动绳索33运动抽出插板11， 使颗 粒柱体失稳， 向单一临空面崩滑并堆积于堆积板41上， 用监测装置5监测颗粒柱体从失稳、 运动到停积整个运动过程。 0040 以上所述仅为本发明的较佳实施例， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和 原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说明书 4/4 页 6 CN 111198092 A 6 图1 说明书附图 1/2 页 7 CN 111198092 A 7 图2 说明书附图 2/2 页 8 CN 111198092 A 8 。