CN203192305U - 一种实验用滑槽及其实验*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实验装置。针对现有滑槽存在整体调节倾斜角度不便且无法对碎屑的运动方向改变的现象以及碎屑流翻越坡顶的现象进行有效模拟的技术缺陷，本实用新型提供了一种实验用滑槽及滑槽实验***。本实验用滑槽是两端开口的长槽型结构，由陡坡槽段、缓坡槽段、平坡槽段依次连接构成，陡坡槽段与缓坡槽段间、缓坡槽段与平坡槽段间是活动铰接或/与有夹角的固定联接，三槽段分别设置\调节不同的倾斜角度。实验用滑槽还包括挑坎件、减速坡件、摩擦垫层。本产品能够对不同地貌条件下的滑坡运动进行良好模拟，并用于研究滑坡碎屑流在飞行以及在运动路径上遇到不同的障碍物时的运动过程。以该滑槽为基础，本实用新型还提供一种滑槽实验***。

Description

一种实验用滑槽及其实验***

技术领域

本发明涉及一种实验装置，特别是涉及一种模拟地质灾害中高速远程滑坡碎屑流运动的实验用滑槽及由该实验实现的实验***，属于实验机械设备领域。 

背景技术

滑坡是自然界和基础工程建设中常见的地质灾害，滑坡灾害给全球经济建设和人民生命财产造成了巨大损失。在众多的地质灾害中，突发性的高速远程滑坡碎屑流往往由于其巨大的体积、异乎寻常的高速度以及超远的运动距离对生活在该地区的人民生命财产安全、工程设施等造成巨大的灾难。例如1903年加拿大亚伯达省发生巨型崩塌，体积约为1.1×107m³的岩土体从高1000～3000英尺的地方俯冲下来与坡脚碰撞转化为碎屑流，在不到30s的时间里运动了2.5km，掩埋了半个Frank镇，造成超过10000人死亡。汶川地震触发了牛圈沟滑坡、东河口滑坡、文家沟滑坡以及谢家店滑坡等大量的高速远程滑坡碎屑流造成了巨大的人员伤亡、泥石流以及堰塞湖等，也给地震的救援与重建工作带来了巨大的困难。 

由于高速远程滑坡-碎屑流重大的危害性，对其运动机理及参数的研究就成为地质灾害研究的重点问题。目前为止，研究该类滑坡的技术手 段主要有现场考察、统计方法、数值模拟以及模型实验等。由于获得现场的检测数据难度很大，而模型实验可以很直观的获取岩石碎屑在滑槽中的运动过程和参数，可以补充现场监测参数的不足，一直是研究者们广泛采用的一种手段。 

滑坡模型实验的常规设备是实验用滑槽，现有实验用滑槽虽然形式多样但主要存在两方面缺陷，一是滑槽整体调节倾斜角度不便，二是单一滑槽无法对碎屑的运动方向改变的现象以及碎屑流翻越坡顶的现象进行有效模拟。因而现有实验用滑槽往往难以直观检测岩石碎屑运动。 

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种便于调节滑槽倾斜角度，且适于模拟滑坡-碎屑流运动的实验用滑槽。 

为实现上述目的，本实用新型实验用滑槽的技术方案如下： 

一种实验用滑槽，是两端开口的长槽型结构，其特征在于：由陡坡槽段、缓坡槽段、平坡槽段依次连接构成；所述陡坡槽段与缓坡槽段间、缓坡槽段与平坡槽段间是活动铰接和/或有夹角的固定联接；当为有夹角的固定联接时，滑槽各段与水平面有夹角α，α＜90°，且陡坡槽段与水平面夹角α1＞缓坡槽段与水平面夹角α2＞平坡槽段与水平面夹角α3。 

上述实验用滑槽由三段槽段组合而成，三槽段分别设置不同的倾斜角度，可以实现对多种自然滑坡现象的模拟。陡坡槽段与水平面夹角α1＞缓坡槽段与水平面夹角α2＞平坡槽段与水平面夹角α3的设置，保证了滑槽整体从上而下坡度逐渐降低的走向，能够有效模拟地质灾害中岩石碎屑从上至下下落的快慢过程。 

上述实验用滑槽在优选设计下，陡坡槽段与缓坡槽段间是活动铰接，缓坡槽段与平坡槽段间是有夹角的固定联接。采用这种联接方式的目的是缓坡槽段与平坡槽段间采用有夹角的固定联接可以较好稳固滑槽整体，而陡坡槽段与缓坡槽段间采用活动铰接可以在保证易于调节的前提下又能够有效模拟更多坡度状态的陡坡条件。 

为适用于对碎屑流运动状态的模拟，上述实验用滑槽还包括挑坎件和/或减速坡件；挑坎件可拆卸地固定在陡坡槽段与缓坡槽段连接处；减速坡件可拆卸地固定在缓坡槽段和/或平坡槽段内底面。挑坎件的主要作用要是将下泄的高速水（碎屑）流向下游抛射，改变水（碎屑）碎屑的运动方向，使其飞行一段距离。阻挡坡的作用是模拟碎屑流的翻越坡顶的现象，以及不同倾角对堆积形态的影响。根据模拟试验的需要，滑槽中可以同时布置挑坎件与减速坡件，或者只布置其中之一。使用时，挑坎件布置在陡坡槽段与缓坡槽段之间，覆盖二者间的联接部位。减速坡件布置在缓坡槽段与平坡槽段内，可以同时布置在两槽段内，也可只布置在其中之一。减速坡件在槽段内的具***置根据试验需要设计调节。 

一般情况下，挑坎件是实心或空心直三棱柱，棱柱轴向平行于滑槽径向，棱角β向上，棱角β的二连接面分别连接陡坡槽段与缓坡槽段的底面。或者，挑坎件是V型折板A，棱角β平行于滑槽径向，棱角β向上，棱角β的二连接面分别连接陡坡槽段与缓坡槽段的底面。挑坎件的棱角β＞90°。一般情况下，减速坡件是实心或空心直角三棱柱，棱柱轴向平行于滑槽径向，直角三棱柱的斜面连接滑槽上段底面。或者，减速坡件是V型折板B，折板轴向平行于滑槽径向，V型折板B一面垂直于滑槽底面，另一面连接滑槽上段底面。V型折板B的夹角＜90°。 

为模拟在不同滑面摩擦系数条件下颗粒运动的不同现象，上述实验用滑槽内底面还可以铺设摩擦垫层，摩擦垫层可以根据需要铺设在不同的槽段内部底面，或者全部槽段内部底面；并且，不同槽段内也可以根据试验需要铺设不同材料的摩擦垫层。当滑槽包括挑坎件和/或减速坡件时，摩擦垫层铺设在挑坎件和/或减速坡件之上。根据需要，摩擦垫层可以采用市场售不同粗糙系数的人工塑料草皮。 

上述实验用滑槽可进一步优化：至少一侧侧壁采用透明材料，并且至少一侧侧壁上有刻度线。这样保证可以通过透明面清楚地看到岩石碎屑的运动过程，且更快速有效、清晰明了地记录运动过程的刻度指标。 

为便于完成整个模拟实验，上述实验用滑槽还包括加料装置。加料装置包括加料斗与加料斗下方的支架；滑槽与加料装置固定联接。 

本实用新型在实验用滑槽技术方案基础上，还提供一种滑槽实验***，其具体技术方案如下： 

一种利用上述实验用滑槽实现的滑槽实验***，其特征在于：包括实验用滑槽、摄像装置、数据中心；所述摄像装置布置在实验滑槽周围空间，且至少一个摄像装置布置在滑槽透明侧壁的侧面，至少一个摄像装置布置在平坡槽段出口端；所述摄像装置与数据中心通过信号通路联接。 

摄像装置可以根据需要布置在不同位置，以分别监测、记录不同部位的岩石碎屑运动过程的作用。其中，滑槽透明侧壁的侧面的摄像装置主要负责堆积过程的图像获取，平坡槽段出口侧的摄像装置主要负责岩石碎屑在滑槽内的整个运动过程的图像获取。数据中心可采用计算机实现存档、分析等。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供了一种分段式实验用滑槽，且该滑槽易于调节不同槽段的倾斜角度，能够对不同地貌条件下的滑坡运动进行良好模拟；可拆卸安装的挑坎件和/或减速坡件能够提供滑槽用于研究滑坡碎屑流在飞行以及在运动路径上遇到不同障碍物时的运动过程。 

附图说明

图1-1是滑槽整体结构示意图。 

图1-2是滑槽联接关系示意图。 

图1-3是滑槽整体结构示意图（带挑坎件与减速坡件）。 

图1-4是挑坎件与滑槽联接关系示意图。 

图1-5a是挑坎件结构示意图（示实心/空心直三棱柱，棱角β＝120°）。 

图1-5b是挑坎件结构示意图（示实心/空心直三棱柱，棱角β＝150°）。 

图1-5c是挑坎件结构示意图（示V型折板A，棱角β＝120°）。 

图1-5d是挑坎件结构示意图（示V型折板A，棱角β＝150°）。 

图1-6是减速坡件与滑槽联接关系示意图。 

图1-7a是减速坡件结构示意图（示实心/空心直角三棱柱，坡角γ＝30°）。 

图1-7b是减速坡件结构示意图（示实心/空心直角三棱柱，坡角γ＝15°）。 

图1-7c是减速坡件结构示意图（示V型折板B，坡角γ＝30°）。 

图1-7d是减速坡件结构示意图（示V型折板B，坡角γ＝15°）。 

图1-8是滑槽与加料装置组装关系示意图。 

图2-1是滑槽实验***结构俯视示意图。 

附图中的数字标记分别是： 

1陡坡槽段   2缓坡槽段   3平坡槽段   4挑坎件   41直三棱柱 

42V型折板A   5减速坡件   51直角三棱柱   52V型折板B 

6摩擦垫层   71加料斗   72支架   8摄像装置   9数据中心 

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的优选实施例作进一步的描述。 

实施例一 

如图1所示，加工一种实验用滑槽。 

图1-1是滑槽整体结构示意图。实验用滑槽是两端开口的长槽型结构，由陡坡槽段1、缓坡槽段2、平坡槽段3依次连接构成。陡坡槽段1与缓坡槽段2间、缓坡槽段2与平坡槽段3间是活动铰接和/或有夹角的固定联接。 

图1-2是滑槽联接关系示意图。本实施方式中，陡坡槽段1与缓坡槽段2间是活动铰接，缓坡槽段2与平坡槽段3间是有夹角的固定联接。陡坡槽段1与水平面有夹角α1、缓坡槽段2与水平面有夹角α2、平坡槽段3与水平面有夹角α3。α1＝30°～60°、α2＝15°～20°、α3＝0°～5° 

图1-3是滑槽整体结构示意图（带挑坎件与减速坡件）。实验用滑槽还包括挑坎件4和/或减速坡件5。挑坎件4可拆卸地固定在陡坡槽段1 与缓坡槽段2连接处，减速坡件5可拆卸地固定在缓坡槽段2和/或平坡槽段3内底面。 

图1-4是挑坎件与滑槽联接关系示意图；图1-5a、图1-5b、图1-5c、图1-5d是挑坎件结构示意图，分别示实心/空心直三棱柱结构或V型折板A结构，棱角β＝120°或150°。挑坎件4是实心或空心直三棱柱41，棱柱轴向平行于滑槽径向，棱角β向上，棱角β的二连接面分别连接陡坡槽段1底面与缓坡槽段2底面。或者，挑坎件4是V型折板A42，棱角β平行于滑槽径向，棱角β向上，棱角β的二连接面分别连接陡坡槽段1底面与缓坡槽段2底面。挑坎件4的棱角β＞90°，挑坎件4轴向长度略小于滑槽内部宽度。 

图1-6是减速坡件与滑槽联接关系示意图；图1-7、图1-7b、图1-7c、图1-7d是减速坡件结构示意图，分别示实心/空心直三棱柱结构或V型折板B结构，坡角γ＝15°或30°）。减速坡件5是实心或空心直角三棱柱51，棱柱轴向平行于滑槽径向，直角三棱柱51的斜面连接滑槽上段底面。或者，减速坡件5是V型折板B52，折板轴向平行于滑槽径向，V型折板B52一面垂直于滑槽底面，另一面连接滑槽上段底面。V型折板B52的夹角＜90°，减速坡件5轴向长度略小于滑槽内部宽度。滑槽内底面铺设摩擦垫层6。摩擦垫层6铺设在挑坎件4和/或减速坡件5之上。 

图1-8是滑槽与加料装置组装关系示意图。滑槽还包括加料装置。加料装置包括加料斗71与加料斗71下方的支架72，滑槽与加料装置7是可拆卸的静联接。加料斗71底面呈24°斜面并与陡坡槽段1端头连接，以利于料斗下泄。 

作为一种具体加工例，本实施例中，实验用滑槽宽40cm，深50cm，陡坡槽段1长4.10m、缓坡槽段2长3.10m、α2＝15°，平坡槽段3长2.0m、α3＝0°。挑坎件4棱角β＝120°，轴向长48cm～49cm，棱角β二连接面规格相等。减速坡件5轴向长48cm～49cm，垂直于滑槽底面的面高0.25m，与滑槽底面连接的坡角γ为15°或30°，。 

实验用滑槽至少一侧侧壁采用透明材料（如有机玻璃），至少一侧侧壁上有刻度线，具体是间距5cm的网格状刻度线。加料斗71长、宽、高分别为70cm、40cm、70cm，总容量154L。 

实施例二 

如图2所示，加工一种滑槽实验***，包括实施例一所示实验用滑槽，其与实施例一相同之处不再重复，其不同之处在于以还包括摄像装置与数据中心。 

图2-1是滑槽实验***结构俯视示意图。滑槽实验***包括实验用滑槽、摄像装置8、数据中心9。摄像装置8布置在实验用滑槽周围空间，且至少一个摄像装置8布置在滑槽透明侧壁的侧面，至少一个摄像装置8布置在平坡槽段3出口端。摄像装置8与数据中心9通过信号通路联接。本实施方式中，摄像装置8是摄像头和/或摄像机，数据中心9采用普通计算机。 

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种实验用滑槽，是两端开口的长槽型结构，其特征在于：由陡坡槽段（1）、缓坡槽段（2）、平坡槽段（3）依次连接构成；所述陡坡槽段（1）与缓坡槽段（2）间、缓坡槽段（2）与平坡槽段（3）间是活动铰接和/或有夹角的固定联接；当为有夹角的固定联接时，滑槽各段与水平面有夹角α，α＜90°，且陡坡槽段（1）与水平面夹角α1＞缓坡槽段（2）与水平面夹角α2＞平坡槽段（3）与水平面夹角α3。 

2.根据权利要求1所述的滑槽，其特征在于：所述陡坡槽段（1）与缓坡槽段（2）间是活动铰接，所述缓坡槽段（2）与平坡槽段（3）间是有夹角的固定联接。 

3.根据权利要求1或2所述的滑槽，其特征在于：还包括挑坎件（4）和/或减速坡件（5）；所述挑坎件（4）可拆卸地固定在陡坡槽段（1）与缓坡槽段（2）连接处；所述减速坡件（5）可拆卸地固定在缓坡槽段（2）和/或平坡槽段（3）内底面。 

4.根据权利要求3所述的滑槽，其特征在于： 

所述挑坎件（4）是实心或空心直三棱柱（41），棱柱轴向平行于滑槽径向，棱角β向上，棱角β的二连接面分别连接陡坡槽段（1）底面与缓坡槽段（2）底面；或者，所述挑坎件（4）是V型折板A（42），棱角β平行于滑槽径向，棱角β向上，棱角β的二连接面分别连接陡坡槽段（1）底面与缓坡槽段（2）底面； 

所述减速坡件（5）是实心或空心直角三棱柱（51），棱柱轴向平行于滑槽径向，直角三棱柱（51）的斜面连接滑槽上段底面；或者，所述减速坡件（5）是V型折板B（52），折板轴向平行于滑槽径向，V型折板B（52）一面垂直于滑槽底面，另一面连接滑槽上段底面。 

5.根据权利要求4所述的滑槽，其特征在于：所述挑坎件（4）的棱角β＞90°，所述V型折板B（52）的夹角＜90°；所述挑坎件（4）或减速坡件（5）轴向长度略小于滑槽内部宽度。 

6.根据权利要求4或5所述的滑槽，其特征在于：所述滑槽内底面铺设摩擦垫层（6），摩擦垫层（6）铺设在挑坎件（4）和/或减速坡件（5）之上。 

7.根据权利要求6所述的滑槽，其特征在于：α1＝30°～60°、α2＝15°～20°、α3＝0°～5°。 

8.根据权利要求7所述的滑槽，其特征在于：所述滑槽宽40cm，深50cm，陡坡槽段（1）长4.10m、缓坡槽段（2）长3.10m、α2＝15°、平坡槽段（3）长2.0m、α3＝0°；所述挑坎件（4）的棱角β＝120°，减速坡件（5）与滑槽底面连接的坡角γ为15°或30°。 

9.根据权利要求1或2或4或5或7或8所述的滑槽，其特征在于：还包括加料装置（7），所述加料装置包括加料斗（71）与加料斗（71）下方的支架（72）；所述滑槽与加料装置（7）是可拆卸的静联接，所述加料斗（71）底面呈24°斜面并与陡坡槽段（1）端头连接；所述滑槽至少一侧侧壁采用透明材料，至少一侧侧壁上有刻度线。 

10.一种利用权利要求9所述的实验用滑槽实现的滑槽实验***，其特征在于：包括实验用滑槽、摄像装置（8）、数据中心（9）；所述摄像装置（8）布置在实验用滑槽周围空间，且至少一个摄像装置（8）布置在滑槽透明侧壁的侧面，至少一个摄像装置（8）布置在平坡槽段（3）出口端；所述摄像装置（8）与数据中心（9）通过信号通路联接。 

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