[发明专利]一种可同时测量泥石流多项力学及运动学参数的装置

说明书

本发明公开了一种可同时测量泥石流多项力学及运动学参数的装置，本发明在测量时，当泥石流运动至该测量装置时，泥石流的正向力将通过顶板传至减阻滑轮，减阻滑轮传递至正应力传力板，最终传至底部的四件轴向测力计；同时，泥石流底部与顶板的切向力会使减阻滑轮在正应力传力板之上滑动，该滑动会由于剪力传递配件与轴向测力计相互作用而被阻碍，并将顶板受到的切向力传至不锈钢盒的侧壁上的两个轴向测力计上，本发明可同时测量泥石流的正应力，剪应力，孔隙水压力及龙头的速度，且该装置可防止漏水及泥石流细颗粒的堵塞。

技术领域

本发明涉及一种可同时测量泥石流多项力学及运动学参数的装置，属于岩土工程或山地灾害科学领域的一种新型科研装置，可用于泥石流水槽实验或泥石流野外监测。

背景技术

目前，在现有的技术中，通常将泥石流正应力与剪应力的测量分开，如Iverson等人选用了两种装置分别选用单个测力计测量正应力及剪应力。此种情况下，如若研究泥石流运动过程中正应力及剪应力的关系时，研究结果是基于泥石流在不同位置处，或相近位置处，的正应力及剪应力变化过程一致这样的假设。事实上，该假设并不成立，为泥石流运动过程机理的研究造成了阻碍。

本发明针对以上问题，提供一种可同时测量泥石流多项力学及运动学参数的装置，使其可同时测量泥石流的正应力，剪应力，孔隙水压力及龙头的速度，且该装置可防止漏水及泥石流细颗粒的堵塞。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可同时测量泥石流多项力学及运动学参数的装置，其包括不锈钢盒、轴向测力计、正向传力板和顶板装置，其特征在于，

所述不锈钢盒为长方体盒型结构，

四个轴向测力计以对称布置的方式被固定于不锈钢盒内底部，且轴向测力计的电源线与信号线导出不锈钢盒；

所述正向传力板为与不锈钢盒内腔相适配的长方体结构，且所述正向传力板布置于不锈钢盒底部的轴向测力计之上；

所述不锈钢盒的侧壁上位于所述正向传力板上方对称设置有两个剪力支撑配件，每个所述剪力支撑配件上均布设有一个轴向测力计；

所述顶板装置伸入所述不锈钢盒的内腔内，且所述顶板装置设置于所述正向传力板上，

所述顶板装置包括顶板以及设置在顶板下方的孔隙水压计、孔隙水压计适配器、剪力传递配件和减阻滑轮，

其中，所述孔隙水压计和孔隙水压计适配器用来测量泥石流运动过程中底部的水压力，剪力传递配件上设置有测量顶板所受到的切向力的轴向测力计；

在测量时，当泥石流运动至该测量装置时，泥石流的正向力将通过顶板传至减阻滑轮，减阻滑轮传递至正应力传力板，最终传至底部的四件轴向测力计；同时，泥石流底部与顶板的切向力会使减阻滑轮在正应力传力板之上滑动，该滑动会由于剪力传递配件与轴向测力计相互作用而被阻碍，并将顶板受到的切向力传至不锈钢盒的侧壁上的两个轴向测力计上。

进一步，作为优选，所述减阻滑轮为对称布置的四个，所述孔隙水压计以及孔隙水压计适配器均为2个。

进一步，作为优选，所述孔隙水压计以及孔隙水压计适配器设置于各个减阻滑轮围成的区域内。

进一步，作为优选，所述轴向测力计型号为：LC101-500；孔隙水压计为KellerPAA-23/25。

进一步，作为优选，所述孔隙水压计适配器为阶梯状的柱体结构，其下柱体的侧壁上设置有沿着径向方向设置的便于与孔隙水压计相连接的下螺纹孔，其上柱体的中心设置有与下螺纹孔连通的圆形通孔，该圆形通孔内固定有滤网，以便阻止泥石流中固体颗粒进入，所述孔隙水压计适配器内装满清水。

进一步，作为优选，顶板与不锈钢盒内壁之间设置有间隙。