[发明专利]一种测定松散颗粒产生裹挟铲刮后的冲击力的装置及方法

说明书

本发明属于工程应用力学技术领域，具体涉及一种测定松散颗粒产生裹挟铲刮后的冲击力的装置及方法。技术方案如下：装置包括支架、流通斜槽、闸门、裹挟铲刮区、刚性挡板和土压力传感器，流通斜槽由两个侧板和一个底板构成，所述流通斜槽安装在所述支架上，流通斜槽与水平面之间设有夹角；所述闸门设置在所述流通斜槽上游，所述刚性挡板设置在所述流通斜槽下游端头处，所述刚性挡板垂直于流通斜槽的底板；沿所述刚性挡板垂直方向的中心线上，间隔设置多个土压力传感器；流通斜槽下游底板设有长方孔，裹挟铲刮区为多个并排的方槽，所述裹挟铲刮区设置在所述长方孔的下方。本发明用于模拟松散颗粒产生裹挟铲刮后冲击拦挡结构的动力过程，并对冲击拦挡结构的作用力进行测定。

技术领域

本发明属于工程应用力学技术领域，具体涉及一种测定松散颗粒产生裹挟铲刮后的冲击力的装置及方法。

背景技术

碎屑流是一种常见的地质灾害，裹挟铲刮现象是形成大型碎屑流灾害的主要原因之一，碎屑流产生裹挟铲刮后体积增加，破坏力增强，所形成的危害更大。碎屑流是一种松散颗粒运动的地质现象，拦挡结构是常用的碎屑流防护措施，目前还没有系统的研究碎屑流产生裹挟铲刮后冲击拦挡结构作用力如何变化。研究碎屑流产生裹挟铲刮后冲击拦挡结构的动力过程，不仅可以更准确的了解裹挟铲刮作用使碎屑流危害增加的程度，还可以更有效的为拦挡结构的设计以及灾害的治理提供科学的参考依据，因而更具有实际意义。因此，迫切需要找到一种测定松散颗粒产生裹挟铲刮后冲击拦挡结构作用力的试验仪器来开展相关的研究工作。

发明内容

本发明提供一种测定松散颗粒产生裹挟铲刮后的冲击力的装置及方法，用于模拟松散颗粒产生裹挟铲刮后冲击拦挡结构的动力过程，并对冲击拦挡结构的作用力进行测定。

本发明的技术方案如下：

一种测定松散颗粒产生裹挟铲刮后的冲击力的装置，包括支架、流通斜槽、闸门、裹挟铲刮区、刚性挡板和土压力传感器，所述流通斜槽由两个侧板和一个底板构成，所述流通斜槽安装在所述支架上，所述流通斜槽与水平面之间设有夹角；所述闸门设置在所述流通斜槽上游，所述刚性挡板设置在所述流通斜槽下游端头处，所述刚性挡板垂直于流通斜槽的底板；沿所述刚性挡板垂直方向的中心线上，间隔设置多个土压力传感器；所述流通斜槽下游底板设有长方孔，所述裹挟铲刮区为多个并排的方槽，所述裹挟铲刮区设置在所述长方孔的下方。

所述的测定松散颗粒产生裹挟铲刮后的冲击力的装置，其优选方案为，配置多个与所述方槽容积相当的塞块，通过在一部分所述方槽内填充所述塞块，在另一部分所述方槽内填充松散颗粒，能够调整裹挟铲刮区的长度以及裹挟铲刮区上游边界与所述闸门之间的距离。

所述的测定松散颗粒产生裹挟铲刮后的冲击力的装置，其优选方案为，所述支架为可调高度立柱，通过调节所述支架的高度来控制所述流通斜槽与水平面的夹角大小。

所述的测定松散颗粒产生裹挟铲刮后的冲击力的装置，其优选方案为，所述土压力传感器外接采集与测试系统。

所述的测定松散颗粒产生裹挟铲刮后的冲击力的装置，其优选方案为，还设有高速数字摄像机。

一种测定松散颗粒产生裹挟铲刮后的冲击力的方法，利用上述的测定松散颗粒产生裹挟铲刮后的冲击力的装置，具体步骤如下：

步骤一：平整试验场地，将支架放置于试验场地，并将流通斜槽固定于支架上，通过调整支架高度，使流通斜槽与水平面成一定角度；

步骤二：在闸门与流通斜槽之间放置松散颗粒，在所述裹挟铲刮区内填充松散颗粒或塞块，以调整所述裹挟铲刮区长度以及裹挟铲刮区上游边界与闸门之间的距离；

步骤三：快速抽开闸门，松散颗粒沿流通斜槽滑下，经过裹挟铲刮区时产生裹挟铲刮作用，经过裹挟铲刮区后继续运动，冲击所述刚性挡板，最终在刚性挡板位置产生堆积；