[實(shí)用新型]摩擦體力型巖質(zhì)滑坡試驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821789158.1
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN208937421U
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳國慶;張國政;李紅;王劍超
• 申請（專利權(quán)）人: 成都理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 何凡

本實(shí)用新型公開了一種摩擦體力型巖質(zhì)滑坡試驗(yàn)系統(tǒng)，其包括支撐臺(tái)和支架，支撐臺(tái)上設(shè)置有支撐板和動(dòng)力部，支撐板上放置有與動(dòng)力部固定連接動(dòng)力傳遞部；動(dòng)力傳遞部與巖質(zhì)試樣接觸面為透明板，支撐板上放置有圖像采集裝置；支撐臺(tái)的邊緣固定有稱重傳感器；支架上安裝有皮帶傳輸裝置，支架鄰近巖質(zhì)試樣側(cè)固定安裝有光滑板體；試驗(yàn)時(shí)，鄰近支撐臺(tái)側(cè)的傳輸皮帶的內(nèi)外表面分別與光滑板體和巖質(zhì)試樣接觸。本實(shí)用新型可以高精度的控制施加的水平方向荷載和位移，模擬在不同的受力路徑下變形破壞，同時(shí)可以清晰的錄制破壞過程，精細(xì)的數(shù)據(jù)采集裝置和先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，更加有助于分析其破壞機(jī)理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)涉及巖質(zhì)滑坡研究領(lǐng)域，具體涉及一種摩擦體力型巖質(zhì)滑坡試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

巖土體破壞機(jī)理的復(fù)雜性：邊坡應(yīng)力環(huán)境復(fù)雜、地應(yīng)力量級(jí)高是西部地區(qū)巖石高邊坡在賦存環(huán)境上的一個(gè)顯著特征。由于區(qū)域應(yīng)力場背景值高，局部存在特殊的高應(yīng)力集中機(jī)制，這使得巖土體內(nèi)部應(yīng)力情況極為復(fù)雜。目前對巖質(zhì)邊坡在復(fù)雜應(yīng)力-應(yīng)變路徑下的發(fā)展演化規(guī)律和特征認(rèn)識(shí)還很缺乏，必須通過深入研究突破這一問題。

目前巖質(zhì)邊坡在自重狀態(tài)下真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)變形機(jī)理的室內(nèi)分析研究主要通過在離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)加速度100g條件下開始振動(dòng)試驗(yàn)。基于傳統(tǒng)離心機(jī)優(yōu)越的試驗(yàn)性能和穩(wěn)定性，基本能夠滿足試驗(yàn)?zāi)M需求，但開展一次試驗(yàn)的研究成本將近上十萬、甚至上百萬元，這從根本上抑制了模擬巖質(zhì)邊坡在自重狀態(tài)下真實(shí)應(yīng)力的試驗(yàn)次數(shù)，從而無法得到巖體內(nèi)部有效真實(shí)的變形特性。

當(dāng)前底摩擦設(shè)備也存在諸多不完善的地方，例如模擬巖體、土體變形破壞的底摩擦試驗(yàn)機(jī)只能在自重應(yīng)力下提供水平方向的摩擦力，且只能做試樣強(qiáng)度比較低的試驗(yàn)；邊坡三維底摩擦試驗(yàn)裝置只能靠自重或者人力來使斜坡破壞，不可控因素影響太大；一種實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速的底摩擦模擬試驗(yàn)雖然可以改變摩擦力的大小，但是改變的摩擦力大小范圍有限，且不能模擬不同應(yīng)力路徑下的變形破壞。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本實(shí)用新型提供的摩擦體力型巖質(zhì)滑坡試驗(yàn)系統(tǒng)能夠模擬自重應(yīng)力下巖質(zhì)斜坡的變形破壞過程。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

提供一種摩擦體力型巖質(zhì)滑坡試驗(yàn)系統(tǒng)，其包括支撐臺(tái)和支架，支撐臺(tái)上設(shè)置有一塊表面光滑的支撐板和一給巖質(zhì)試樣施加橫向荷載的動(dòng)力部，支撐板上放置有與動(dòng)力部固定連接，并將動(dòng)力部的點(diǎn)載荷轉(zhuǎn)換為面載荷傳遞給巖質(zhì)試樣的動(dòng)力傳遞部；動(dòng)力傳遞部與巖質(zhì)試樣接觸面為透明板，支撐板上放置有相對支撐板移動(dòng)、并用于采集巖質(zhì)試樣圖像的圖像采集裝置；

支撐臺(tái)的邊緣固定有用于采用巖質(zhì)試樣豎向載荷的稱重傳感器；支架上安裝有用于對巖質(zhì)試樣施加與巖質(zhì)試樣重力方向相同的荷載的皮帶傳輸裝置，支架鄰近巖質(zhì)試樣側(cè)固定安裝有用于支撐皮帶傳輸裝置的傳輸皮帶及降低傳輸皮帶與支架間摩擦力的光滑板體；試驗(yàn)時(shí)，鄰近支撐臺(tái)側(cè)的傳輸皮帶的內(nèi)外表面分別與光滑板體和巖質(zhì)試樣接觸。

進(jìn)一步地，動(dòng)力部、圖像采集裝置、皮帶傳輸裝置和稱重傳感器均與控制器連接。

進(jìn)一步地，當(dāng)動(dòng)力部施加橫向載荷按照設(shè)定加速度為一個(gè)等級(jí)增加時(shí)，動(dòng)力部的推力F_N(t)和傳輸皮帶的摩擦系數(shù)μ_t為：

其中，b為設(shè)定加速度；M為巖質(zhì)試樣的質(zhì)量；g為重量加速度；F_t-1為t-1時(shí)刻稱重傳感器采集的數(shù)據(jù)；F_N(t-1)為t-1時(shí)刻動(dòng)力部的推力；F_N(t)為t-1時(shí)刻動(dòng)力部的推力；int為向下取整的函數(shù)；μ_t為t時(shí)刻傳輸皮帶的摩擦系數(shù)；

傳輸皮帶的轉(zhuǎn)速為：