[發明專利]一種多功能高速遠程滑坡動力學過程物理模型試驗裝置

在審

• 申請號: 202111199968.8
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN113888946A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 潘帆;高宇;王驥萍;金弋義;崔棟凱
• 申請（專利權）人: 溫州理工學院
• 主分類號: G09B23/40
• 分類號: G09B23/40;G01N33/24
• 代理公司: 湖南企企衛知識產權代理有限公司 43257
• 代理人: 蘇丹

一種多功能高速遠程滑坡動力學過程物理模型試驗裝置，包括底座，底座右側上有豎板，豎板底端連接橫梁，橫梁下側有電動伸縮桿，豎板內側有第一滑道，第一滑道底部外側有支撐板，支撐板外側開設滑槽，滑槽內部有第二滑塊，第二滑塊內有導向通孔，導向通孔內有撐桿，撐桿間有擺桿，擺桿另一端安裝投擲箱，投擲箱上有滑坡體放入口，投擲箱下端有開門機構。本發明在使用時可根據實驗條件設定滑坡體的體積、滑道的坡度、滑坡體的初始高度、附加給滑坡體的初速度以及地質條件的設定，利用擺桿的原理給滑坡體提供了失穩前的初速度，通過滑塊機構實現對滑道的坡度和滑坡體的初始高度的調節，能夠進一步地更加準確地模擬各種條件下的高速遠程滑坡。

技術領域

本發明屬于地質災害模型試驗技術領域，具體地說是一種多功能高速遠程滑坡動力學過程物理模型試驗裝置。

背景技術

高速遠程滑坡是世界范圍內最主要的地質災害之一，其滑動速度快、滑動距離遠、破壞能力強，高速遠程滑坡對人類生存環境和生產生活的破壞和損失是十分嚴重的。

國內外對高速遠程滑坡成因機理歸劃為四大類：第一類是滑床潤滑層和土石體液化；第二類是滑坡土石體的體積效應；第三類是顆粒相互壓強作用；第四類空氣墊滑翔效應和碎屑流包裹空氣流態化作用。以上四類關于高速遠程滑坡成因機理的本質因素都可歸結為：在滑坡體啟動前，存在某種因素導致滑動面上的摩擦阻力突然降到極??；在啟動后，滑坡體所經過的坡面摩擦阻力也因某種因素變得不大。從而，滑坡體在失穩時立即獲得一定的初速度，在移動后，山坡滑道上所遇阻力極小，從而高速地遠程運移；對于高速遠程滑坡動力學過程物理研究，國內外的學者按照高速遠程滑坡演化的規律，將動力學過程劃分為啟程、近程與遠程三個階段，近程與遠程又統稱為運動堆積階段；由于高速遠程滑坡運動堆積的過程能夠在極短的時間內以極高的速度滑動超遠距離，所以一旦出現高速遠程滑坡就極有可能成為災難性的事件。因此研究高速遠程滑坡的動力學過程具有重大的現實意義。

研究高速遠程滑坡動力學過程有現場勘測、物理模型試驗、模擬分析數據等方法，其中物理模型試驗倍受推崇，在國內外地質工程、巖土工程、土木工程以及采礦工程等研究中廣泛應用到了物理模型試驗，物理模型試驗是解決大型復雜工程課題的重要手段。相似原理是物理模型試驗的理論基礎，是驗證新理論和新方法可靠性的實踐基礎。物理模型試驗不僅能夠較好地反映滑坡災害發生時的地質特征，而且在實驗室內就可以完成，這樣不僅實驗結果準確而且省時省力，試驗的成本相對現場勘測要低很多。

但是現有的高速遠程滑坡物理模型試驗的裝置普遍采用滑坡體自動滑落的形式，即在一定的高度設定卡板擋住滑體，試驗時抽出卡板使滑體自動滑落。該過程看似與高速遠程滑坡原理相似，實則不然；因為抽出擋板的過程滑動面上的摩擦阻力幾乎沒有任何變化，滑坡體在失穩時的初速度幾乎為零；基于相似性原理，在進行高速遠程滑坡物理實驗時應該給滑坡體在失穩時一個較大的初速度；同時高速遠程滑坡動力學過程在運動堆積階段也有眾多影響因素，主要包括滑坡坡度、滑坡體體積與地質條件三大因素。因此物理模型試驗裝置需要綜合考慮上述因素，才能準確地達到高速遠程滑坡動力學過程影響研究的效果。

綜上所述，物理模型試驗不僅可以直觀地展現高速遠程滑坡動力學全過程，并且能夠彌補現場勘測與數值模擬等方法的不足。

目前，在進行高速遠程滑坡動力學過程物理模型試驗時往往會存在以下幾點問題：（１）實驗裝置無法給滑坡體提供一定的初速度；

（２）實驗功能不全面，同一裝置很難滿足不同的測試條件；

（３）實驗周期長，滑坡體的采集與回收不方便；

（４）實驗器材組裝調試困難。

發明內容

本發明提供一種多功能高速遠程滑坡動力學過程物理模型試驗裝置，用以解決現有技術中的缺陷。

本發明通過以下技術方案予以實現：