[发明专利]一种斜坡散粒体冲击拦挡结构试验方法

说明书

本发明公开了一种斜坡散粒体冲击拦挡结构试验方法，其包括以下步骤：S1：搭建散粒体冲击拦挡结构的实验装置；S2：选取不同形状的散粒体作为实验材料；S3：先取散粒体从滑槽的上端倒入滑槽，使不同形状的散粒体在重力作用下沿着滑槽向下移动，冲击拦挡结构，散粒体在滑槽上倒入点的高度为h；S4：采集拦挡结构上每个冲击力传感器所受到的冲击力F，并筛选出所有冲击力传感器中采集的最大冲击力F_max；S5：分析不同形状的散粒体对该拦挡结构冲击的情况。本方案通过模拟分析对散粒体斜坡失稳冲击拦挡结构的动力特性及破坏效应进行分析，揭示散粒体颗粒对拦挡结构在耦合作用下的冲击破坏及运动机理，获得斜坡散粒体冲击力的力学参数和量化指标。

技术领域

本发明涉及地质灾害防控技术领域，具体涉及一种斜坡散粒体冲击拦挡结构试验方法。

背景技术

当前，山区的建设与发展已经引起国际社会的广泛关注，而我国更是一个山区面积占到国土陆地面积达67％的多山国家，山区人口也占到全国总人口的56％，因此山区地质灾害的防治直接影响着山区的经济建设发展。山区地质灾害常见的以滑坡、崩塌、泥石流为主，而另一种地质灾害—散粒体斜坡灾害也有着非常重要的影响。散粒体斜坡是指在受到风化、卸荷、动力等作用下，同量级、近均匀的角砾、碎石颗粒在重力作用下发生流动，并在坡脚堆积形成的坡体，主要分布在我国西部、西北及部分西南地区。

通过现场调查发现散粒体斜坡失稳后对拦挡结构的冲击是连续的过程，需要持续一定或者更长的时间，现有技术中并未揭示散粒体颗粒流和拦挡结构接触的冲击过程，包括冲击的动力特性以及拦挡构筑物上冲击力的变化、分布等特征。有鉴于此，当前对于散粒体斜坡失稳冲击灾害尚缺乏系统研究。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种利用仿真进行分析的斜坡散粒体冲击拦挡结构试验方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种斜坡散粒体冲击拦挡结构试验方法，其包括以下步骤：

S1：搭建散粒体冲击拦挡结构的实验装置，包括一个倾斜的滑槽，如图3所示，将拦挡结构固定设置在滑槽的最底部，并在拦挡结构上均匀安装若干冲击力传感器；滑槽的底面铺设铁皮，滑槽的两侧面采用聚乙烯板材。

S2：选取不同形状的散粒体作为实验材料，散粒体的形状包括柱形散粒体、球形散粒体和方形散粒体；柱形散粒体采用尺寸在10mm～26mm之间的柱形砾石颗粒，球形散粒体采用尺寸在18mm～30mm之间的球形砾石颗粒，方形散粒体采用尺寸在6mm～22mm之间的方形砾石颗粒。

S3：先取柱形散粒体从滑槽的上端倒入滑槽，使柱形散粒体在重力作用下沿着滑槽向下移动，冲击拦挡结构，散粒体在滑槽上倒入点的高度为h；

S4：采集拦挡结构上每个冲击力传感器所受到的冲击力F，并筛选出所有冲击力传感器中采集的最大冲击力F_max；冲击力传感器采用AFT-L4型压电石英力传感器，如图2所示。

S5：将最大冲击力F_max所在的拦挡结构上的断面作为最大冲击力断面，并提取最大冲击力断面上包含的所有冲击力传感器采集的冲击力值F₁，F₂，···，F_n；

S6：计算最大冲击力断面上所受到的冲击力平均值F_A＝(F₁+F₂+···+F_n)/n，其中n为最大冲击力断面上布置的冲击力传感器数量；

S7：将冲击力平均值F_A作为柱形散粒体给予该拦挡结构的最大冲击力F_Amax，并在该拦挡结构上标记出最大冲击力断面所在的位置A；