本發(fā)明涉及滑坡物理模型實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種散粒體斜坡物理模型試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

1、散粒體斜坡是西部高寒山區(qū)較常見的一類斜坡，其結(jié)構(gòu)松散，極易發(fā)生失穩(wěn)破壞，其穩(wěn)定性受物源動態(tài)補(bǔ)給影響顯著，持續(xù)周期性的物源補(bǔ)給是其復(fù)發(fā)成災(zāi)的主要誘發(fā)因素。西部高寒山區(qū)的散粒體斜坡常常伴有災(zāi)害發(fā)生，頻繁往復(fù)，難以根治，這不僅使得道路的建設(shè)和暢通受阻，而且散粒體斜坡碎屑常常成為泥石流的物源，嚴(yán)重威脅到人們的財(cái)產(chǎn)安全及生命安全，急需建立一套適用于西部高寒山區(qū)散粒體斜坡復(fù)發(fā)特征及復(fù)發(fā)成災(zāi)機(jī)理的分析理論與方法。

2、散粒體斜坡失穩(wěn)的因素常常是復(fù)雜綜合性的，目前針對于散粒體斜坡失穩(wěn)特征的研究，大多基于靜態(tài)的斜坡，以靜態(tài)斜坡的物理特性或受力特征對其失穩(wěn)特征進(jìn)行研究，鮮少有基于散粒體斜坡動態(tài)失穩(wěn)過程進(jìn)行研究的，經(jīng)過考察，不難發(fā)現(xiàn)，散粒體斜坡失穩(wěn)成災(zāi)，不斷反復(fù)發(fā)生，有一個(gè)十分重要的因素便是斜坡上部物源不斷有風(fēng)化的碎石顆粒滾落至下部堆積的斜坡上面，導(dǎo)致散粒體斜坡失穩(wěn)和穩(wěn)定反復(fù)交替，從而出現(xiàn)反復(fù)失穩(wěn)成災(zāi)，難以根治的特點(diǎn)。

3、地形條件是散粒體斜坡物質(zhì)組成的三大基本條件之一，嚴(yán)重影響散粒體斜坡發(fā)育及失穩(wěn)過程，又因?yàn)閷?shí)際斜坡中由于山體形狀不同，導(dǎo)致散粒體斜坡堆積形態(tài)與失穩(wěn)過程有明顯差別，因此基于動態(tài)的斜坡，研究散粒體物源動態(tài)補(bǔ)給與地形變化對散粒體原始斜坡的影響是十分重要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種散粒體斜坡物理模型試驗(yàn)裝置，研究不同地形因素下散粒體斜坡的運(yùn)動、堆積與破壞過程。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種散粒體斜坡物理模型試驗(yàn)裝置，包括：物源運(yùn)送機(jī)構(gòu)、地形模擬機(jī)構(gòu)、試驗(yàn)箱體機(jī)構(gòu)、監(jiān)測機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)；所述地形模擬機(jī)構(gòu)傾斜設(shè)置在所述試驗(yàn)箱體機(jī)構(gòu)內(nèi)，并與所述物源運(yùn)送機(jī)構(gòu)連接，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)靠近所述試驗(yàn)箱體機(jī)構(gòu)設(shè)置，所述控制機(jī)構(gòu)與所述地形模擬機(jī)構(gòu)、所述試驗(yàn)箱體機(jī)構(gòu)和所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)連接。

3、本發(fā)明的有益效果是：物源運(yùn)送機(jī)構(gòu)有利于在試驗(yàn)過程中為地形模擬機(jī)構(gòu)提供動態(tài)的物源，從而研究散粒體斜坡的動態(tài)失穩(wěn)過程；地形模擬機(jī)構(gòu)有利于模擬不同地形，配合監(jiān)測機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，從而分析出坡體不同點(diǎn)位的變形滑移情況；試驗(yàn)箱體機(jī)構(gòu)配合監(jiān)測機(jī)構(gòu)有利于在物源從地形模擬機(jī)構(gòu)上滑落后，探究不同地形因素下散粒體斜坡的堆積、破壞與重新穩(wěn)定的過程。

4、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

5、進(jìn)一步，所述地形模擬機(jī)構(gòu)包括：多個(gè)第一地形模擬設(shè)備、多個(gè)第二地形模擬設(shè)備和底板；所述底板由水平設(shè)置的板狀結(jié)構(gòu)和傾斜設(shè)置的板狀結(jié)構(gòu)組成，所述第一地形模擬設(shè)備和所述第二地形模擬設(shè)備一一對應(yīng)設(shè)置在所述傾斜設(shè)置的板狀結(jié)構(gòu)和所述水平設(shè)置的板狀結(jié)構(gòu)上。

6、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：第一地形模擬設(shè)備和第二地形模擬設(shè)備一一對應(yīng)設(shè)置在傾斜設(shè)置的底板和水平設(shè)置的底板上，有利于模擬具有不同斜度、高低起伏狀態(tài)的地形條件。

7、進(jìn)一步，所述第一地形模擬設(shè)備包括：地形單元板、第一電動伸縮桿、地形支撐桿和支撐底板，所述支撐底板設(shè)置在所述傾斜設(shè)置的板狀結(jié)構(gòu)上，所述地形支撐桿垂直安裝在所述支撐底板上，所述第一電動伸縮桿的兩端一一對應(yīng)連接所述地形支撐桿遠(yuǎn)離所述支撐底板的一端和所述地形單元板；所述第二地形模擬設(shè)備包括兩個(gè)所述地形單元板和第二電動伸縮桿，所述第二電動伸縮桿的上下兩端一一對應(yīng)連接兩個(gè)所述地形單元板，所述第二電動伸縮桿下端的所述地形單元板設(shè)置在所述水平設(shè)置的板狀結(jié)構(gòu)上。

8、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：第一電動伸縮桿和第二電動伸縮桿有利于通過調(diào)整不同的高度，從而模擬不同地形下的高低起伏狀態(tài)，地形單元板有利于通過調(diào)整不同的傾斜程度，從而模擬不同地形下的陡峭程度。

9、進(jìn)一步，所述地形單元板包括：單元鋼板、半球形凹槽板、連接磁體和連接桿；所述半球形凹槽板為設(shè)置在所述單元鋼板上的板狀結(jié)構(gòu)，所述半球形凹槽板遠(yuǎn)離所述單元鋼板的一端設(shè)置有與所述連接磁體相適配的半球形凹槽，所述連接磁體可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述半球形凹槽板中，并與所述連接桿連接，所述連接桿與所述第一電動伸縮桿或所述第二電動伸縮桿連接，所述單元鋼板上設(shè)置有第一應(yīng)力傳感器。

10、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：連接磁體可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在半球形凹槽板中，有利于在試驗(yàn)開始前手動將連接磁體與半球形凹槽轉(zhuǎn)動至單元鋼板形成不同的傾斜角度，從而模擬不同地形下的陡峭程度；第一應(yīng)力傳感器則有利于根據(jù)試驗(yàn)需要監(jiān)測實(shí)驗(yàn)過程中單元鋼板上的應(yīng)力變化。

11、進(jìn)一步，多個(gè)所述單元鋼板上可拆卸地鋪設(shè)有仿地表膜材。

12、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：仿地表膜材有利于模擬不同地形表面的粗糙度，使試驗(yàn)更貼合實(shí)際地形情況，同時(shí)還能將相鄰的單元鋼板之間的縫隙遮住，避免物源從相鄰單元鋼板之間的縫隙漏出。

13、進(jìn)一步，所述控制機(jī)構(gòu)包括：控制器、地形數(shù)據(jù)傳輸線和電磁吸力傳輸線；所述控制器通過所述地形數(shù)據(jù)傳輸線與所述第一電動伸縮桿和所述第二電動伸縮桿連接，所述控制器通過所述電磁吸力傳輸線與所述連接磁體連接，所述控制器與所述第一應(yīng)力傳感器連接。

14、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：控制器配合地形數(shù)據(jù)傳輸線有利于調(diào)節(jié)第一電動伸縮桿和第二電動伸縮桿的伸縮長度；控制器配合電磁吸力傳輸線有利于將已經(jīng)調(diào)節(jié)好傾斜角度的單元鋼板固定住。

15、進(jìn)一步，所述物源運(yùn)送機(jī)構(gòu)包括：電動傳送帶、多個(gè)傳送擋板、兩個(gè)側(cè)擋板、底擋板、補(bǔ)給料斗和支撐鋼架；所述電動傳送帶傾斜設(shè)置，且頂端與所述第一地形模擬設(shè)備上端抵接，所述傳送擋板為設(shè)置在所述電動傳送帶上的板狀結(jié)構(gòu)，并將物源擋在所述電動傳送帶上后隨所述電動傳送帶的傳動而傾斜向上傳動，兩個(gè)所述側(cè)擋板一一對應(yīng)設(shè)置在所述電動傳送帶的兩側(cè)邊，所述底擋板設(shè)置在所述電動傳送帶底端，并與所述側(cè)擋板連接，所述側(cè)擋板遠(yuǎn)離所述電動傳送帶的一端與所述支撐鋼架固定連接，所述補(bǔ)給料斗設(shè)置在所述支撐鋼架上，所述補(bǔ)給料斗的出料口設(shè)置在所述電動傳送帶底端的上方。

16、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：電動傳送帶配合多個(gè)傳送擋板有利于將補(bǔ)給料斗內(nèi)的物源以設(shè)定好的傳送速率從已經(jīng)模擬好的地形上滑落，從而在不同地形因素下對散粒體斜坡進(jìn)行動態(tài)研究，同時(shí)通過改變傳送擋板的高度還能調(diào)節(jié)從已經(jīng)模擬好的地形上滑落物源的量；側(cè)擋板和底擋板則有利于避免物源發(fā)生泄露。

17、進(jìn)一步，所述試驗(yàn)箱體機(jī)構(gòu)包括：實(shí)驗(yàn)支架、擋板和多個(gè)透明鋼化玻璃；所述實(shí)驗(yàn)支架和多個(gè)所述透明鋼化玻璃形成前側(cè)和頂端開放的箱體結(jié)構(gòu)，所述擋板為設(shè)置在所述實(shí)驗(yàn)支架內(nèi)部前側(cè)的透明板狀結(jié)構(gòu)，所述擋板靠近所述水平設(shè)置的板狀結(jié)構(gòu)設(shè)置，所述傾斜設(shè)置的板狀結(jié)構(gòu)與所述實(shí)驗(yàn)支架后側(cè)的頂端抵接。

18、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：擋板有利于模擬實(shí)際散粒體斜坡中的擋墻，鋼化玻璃和擋板選擇透明材質(zhì)有利于監(jiān)測機(jī)構(gòu)對多個(gè)地形單元板所形成的不同地形進(jìn)行掃描分析，從而形成點(diǎn)元數(shù)據(jù)和圖像。

19、進(jìn)一步，所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括：兩個(gè)高速攝像機(jī)、三維激光掃描儀和三角支架；兩個(gè)所述高速攝像機(jī)一一對應(yīng)設(shè)置在所述實(shí)驗(yàn)支架的前方和側(cè)方，所述三維激光掃描儀安裝在所述三角支架上，所述三維激光掃描儀和所述三角支架設(shè)置在所述試驗(yàn)箱體機(jī)構(gòu)的前方，所述控制機(jī)構(gòu)與所述高速攝像機(jī)和所述三維激光掃描儀連接。

20、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：高速攝像機(jī)有利于對邊坡在散粒體的沖擊下持續(xù)拍攝，配合控制器得到散粒體斜坡的動態(tài)變化圖像；三維激光掃描儀和三角支架有利于在不同高度上對所模擬的不同地形進(jìn)行三維掃描，從而得到不同地形的點(diǎn)元數(shù)據(jù)和圖像，通過電腦分析軟件從掃描圖片及數(shù)據(jù)中分析出坡體不同點(diǎn)位的變形滑移情況，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)宏觀測量數(shù)據(jù)分析出不同地形影響下坡體堆積形態(tài)與破壞形態(tài)的變化規(guī)律。

21、進(jìn)一步，所述擋板靠近所述地形模擬機(jī)構(gòu)的一端設(shè)置有用于檢測物源對所述擋板作用力變化的第二應(yīng)力傳感器，所述控制機(jī)構(gòu)與所述第二應(yīng)力傳感器連接。

22、采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：第二應(yīng)力傳感器有利于根據(jù)試驗(yàn)需要測量物源在沖擊不同地形后所形成的坡體對擋板的作用力。