[發明專利]模擬邊坡動態失穩過程的可視化試驗系統及試驗方法

有效

• 申請號: 202010844567.2
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN112051287B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 王宇;高少華;孫濤;李長洪
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046
• 代理公司: 西安研創天下知識產權代理事務所(普通合伙) 61239
• 代理人: 楊鳳娟

1.模擬邊坡動態失穩過程的可視化試驗系統，其特征在于：包括CT掃描系統、振動試驗系統、液壓動力系統、圖像采集系統和數字控制系統；

所述CT掃描系統包括豎直機架(1)、面陣探測器(2)、X射線發射機(3)、轉臺(4)和鐵墊(5)，所述鐵墊(5)上對稱且相向設置有兩個豎直機架(1)，其中一個豎直機架(1)的內側面滑動連接有面陣探測器(2)，另外一個豎直機架(1)的內側面滑動連接有X射線發射機(3)；所述轉臺(4)安裝在所述鐵墊(5)上，且位于兩個所述豎直機架(1)之間；

所述振動試驗系統包括試驗模型箱(6)、邊坡模型(7)和振動臺(8)；所述振動臺(8)安裝在所述轉臺(4)上，所述試驗模型箱(6)置于所述振動臺(8)上，所述邊坡模型(7)位于所述試驗模型箱(6)內；

所述液壓動力系統與所述振動臺(8)連接，為所述振動臺(8)提供振動所需的動力；

所述鐵墊(5)的兩側對稱設有圖像采集系統，實時采集試驗模型箱(6)內的圖像；所述數字控制系統與所述液壓動力系統通訊連接，控制所述液壓動力系統的動力輸出；

所述振動臺(8)包括振動臺面(801)、鉸接頭(802)、振動缸活塞(803)、振動缸(804)、振動缸蓋(805)和振動臺底座(806)，所述振動臺底座(806)安裝在所述轉臺上部(401)的上表面，所述振動臺底座(806)上通過鉸接頭(802)活動連接有多個振動缸(804)，每個所述振動缸(804)的端部均設有振動缸蓋(805)；

所述振動缸活塞(803)位于所述振動缸(804)內，其端部貫穿所述振動缸蓋(805)，且多個所述振動缸活塞(803)的端部通過鉸接頭(802)活動連接有振動臺面(801)；

所述液壓動力系統包括連接油管(9)、拖鏈(10)、導槽(11)、油源(12)、電液伺服閥(13)、油源分配器(14)和顯示儀表(15)，所述鐵墊(5)上設有導槽(11)，所述導槽(11)內設有與其相匹配的拖鏈(10)，所述油源(12)通過連接油管(9)與各個振動缸(804)連接，所述連接油管(9)上還設有電液伺服閥(13)和油源分配器(14)；所述油源(12)上還設有顯示儀表(15)；所述油源(12)與所述油源分配器(14)之間為一根總的連接油管(9)，該總的連接油管(9)位于所述拖鏈(10)內；

所述數字控制系統包括桌子(16)、計算機(17)、用于控制所述電液伺服閥(13)的控制器(18)以及連接線路(19)，所述計算機(17)放置在所述桌子(16)上，所述計算機(17)與所述控制器(18)之間通過連接線路(19)連接，所述控制器(18)與所述電液伺服閥(13)通訊連接；

所述試驗模型箱(6)包括模型箱框架(601)、鋼化玻璃擋板(602)和隔震材料(603)，所述模型箱框架(601)的前后兩側面為開口結構，所述開口結構處可拆卸安裝有鋼化玻璃擋板(602)，所述模型箱框架(601)的內部左側和右側設有隔震材料(603)。

2.根據權利要求1所述的模擬邊坡動態失穩過程的可視化試驗系統，其特征在于：每個所述豎直機架(1)的內側均安裝有傳動軌道槽(101)，所述面陣探測器(2)和X射線發射機(3)分別安裝在與其對應的傳動軌道槽(101)上；每個所述豎直機架(1)的側面均等間距的設有若干吊裝孔(102)；

所述X射線發射機(3)的中心位置處設有X射線發射孔(301)。

3.根據權利要求1所述的模擬邊坡動態失穩過程的可視化試驗系統，其特征在于：所述轉臺(4)包括轉臺上部(401)、轉臺下部(402)和連接件(403)，所述轉臺下部(402)固定安裝在所述鐵墊(5)上，所述轉臺上部(401)通過所述連接件(403)與所述轉臺下部(402)轉動連接。

4.根據權利要求1所述的模擬邊坡動態失穩過程的可視化試驗系統，其特征在于：所述圖像采集系統包括高速攝像機(20)、三角支架(21)和云臺(22)，所述三角支架(21)上設有云臺(22)，所述高速攝像機(20)位于所述云臺(22)上方。

5.如權利要求1-4任一項所述的模擬邊坡動態失穩過程的可視化試驗系統的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟，

S1：制備邊坡模型；

S2：將邊坡模型安裝在試驗模型箱中，試驗模型箱固定在振動臺上；

S3：檢查模擬邊坡動態失穩過程的可視化試驗系統連接情況；

S4：啟動X射線發射機，X射線發射機出束，面陣探測器接收信號；

S5：在計算機上選擇輸入現場監測的實際振動波形或施加等效的正弦波、三角波、方波波形；

S6：計算機通過控制器對液壓動力系統進行控制，從而帶動振動臺相應的進行振動；

S7：在振動臺振動的同時，轉臺帶動振動臺旋轉，X射線發射機對邊坡模型進行CT掃描并將數據反饋給計算機，圖像采集系統實時獲取動態擾動過程中邊坡內部CT圖像；

S8：振動結束后，X射線發射機停止出束，各系統停止工作；關閉X射線發射機，拆除邊坡模型，結束一組試驗；

S9：重復步驟S1-S8，進行多組實驗；

S10：所有檢測任務完成后，等待X射線發射機散熱后，關閉X射線發射機電源，斷開除計算機外其他各分系統開關；

S11：對試驗數據進行分析處理，獲取振動荷載下邊坡動態失穩演變信息，實現邊坡變形失穩全過程的可視化和數字化表征。