[发明专利]考虑接触关系测定落石恢复系数的试验装置及试验方法

说明书

一种考虑接触关系测定落石恢复系数的试验装置，它包括龙门支架、可移动固定架、落石释放器、落石试样和边坡模拟试验台。可移动固定架设置在龙门支架横梁上，通过两根钢丝绳吊装落石释放器，落石释放器吊装落石试样。在龙门支架的下面设有边坡模拟试验台；边坡模拟试验台包括边坡模拟盒，在边坡模拟盒内盛有边坡模拟材料和若干个传感器，通过边坡模拟材料可以模拟出不同形状、不同走向、不同坡度的边坡。测定不同接触关系下落石恢复系数时，通过上述试验装置，模拟出落石试样与模拟边坡之间不同的接触关系，如点面接触、棱面接触、面面接触、点棱接触、棱棱接触、面棱接触、点点接触、棱点接触和面点接触；然后，测定不同接触关系下落石恢复系数。

技术领域

本发明涉及一种考虑接触关系测定落石恢复系数的试验装置及试验方法。本发明属于岩土工程技术领域。

背景技术

落石是指边坡表面岩体受节理裂隙切割，在重力或其他外力作用下与边坡分离，经过下落、碰撞、回弹、滚动、滑动等一系列运动后在较平缓地带或受到障碍物阻碍而停止下来的一种地质灾害，是山区常见地质灾害之一。

虽然落石的规模较小，但是由于发生频繁、突发性高、随机性强、影响范围大，落石灾害的危害与大规模滑坡灾害带来的危害等级相近，落石灾害致人死亡的数量已经和其它形式边坡破坏致人死亡的数量相当。故，落石问题一直是岩土工程界关注的热点问题。

为便于分析研究落石问题，通常引入碰撞法向、切向恢复系数表示碰撞前后落石能量耗散程度。该碰撞法向、切向恢复系数主要与落石形状、大小、入射角度、入射速度和坡面形状、表面材料物理力学特性等因素有关，是正确估算滚石运动轨迹的重要参数，可通过室内试验确定。

近年，国内外学者在落石灾害问题方面开展了大量卓有成效的研究工作，但落石是石块与边坡反复接触、相互碰撞的动力学问题，由于三维接触问题的复杂性，三维落石运动规律预测问题仍未很好解决，现有的落石恢复系数的确定并未与落石、边坡接触关系关联。

“接触理论”是美籍华人石根华博士于2015年提出的，其中包含了完备的接触关系。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种考虑接触关系的测定落石恢复系数的试验装置及试验方法。该试验装置及试验方法在考虑不同的接触关系条件下，测定不同落石、边坡材料组合的恢复系数，为解决落石三维运动轨迹分析中接触问题提供了基础系数支撑。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种考虑接触关系测定落石恢复系数的试验装置，它包括龙门支架、可移动固定架、落石释放器、落石试样和边坡模拟试验台；

所述可移动固定架设置在所述龙门支架的横梁上，并可沿横梁移动；该可移动固定架通过两根钢丝绳吊装所述落石释放器，所述落石释放器吊装所述落石试样；

所述落石试样至少具有一个棱柱和一个棱面和一个点；

在所述龙门支架的下面设有所述边坡模拟试验台；该边坡模拟试验台包括边坡模拟盒，在边坡模拟盒内盛有边坡模拟材料和若干个压力传感器，通过该边坡模拟材料模拟出不同形状、不同走向、不同坡度的边坡；

调整吊装所述落石释放器的两根钢丝绳的长度、移动所述可移动固定架的位置、调整固定所述边坡模拟盒的螺杆的高度、通过边坡模拟材料模拟出不同形状、角度、坡度的边坡，释放所述落石试样，使所述落石试样与所述模拟边坡产生点面接触或棱面接触或面面接触或点棱接触或棱棱接触或面棱接触或点点接触或棱点接触或面点接触。

在本发明优选实施例中，所述边坡模拟盒为刚性铁盒；所述边坡模拟材料为砂砾石或土或以土为基础上面是草坡或混凝土。

在所述边坡模拟试验台的下面设置有一底架；所述边坡模拟盒的一端通过铰链与所述底架铰接，在所述边坡模拟盒另一端下方设置有若干根固定螺杆，固定螺杆的一端焊接在所述边坡模拟盒的底部，另一端焊接在所述底架上，通过调整所述固定螺杆的高度，调整所述边坡模拟试验台的仰角，模拟出不同角度的边坡。