一种履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速装置及方法

1.本发明涉及一种履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速装置及方法, 涉及滑坡涌浪物理模拟试验装置技术领域。


背景技术：

2.我国西南高山峡谷地区水电资源丰富，随着水电能源的开发，滑坡涌浪已经成为高坝大库长期安全运营的重要威胁。目前，物理模型试验方法是研究滑坡涌浪灾害的一种最直观、最可靠的一种方法。
3.在滑坡涌浪模型试验中，滑面的形态和滑坡体下滑速度严重影响着试验结果的可靠性。传统的滑坡涌浪模型试验装置中多以平板模拟滑面，此种方法只能模拟简单形态的滑坡。然而，在高山峡谷地区的滑坡的滑面多是形态复杂的曲面，因此传统的滑坡涌浪模型试验的滑面模拟装置存在明显不足。传统的滑坡涌浪模型试验装置中滑坡体的下滑速度多以下滑高度或设置推力装置来控制，下滑速度难以控制对试验场地要求较高。但是，在高山峡谷地区的滑坡地形差异大导致滑坡体的下滑速度差异较大。因此传统滑坡涌浪模型试验滑速控制装置难以满足要求。
4.针对传统滑坡涌浪试验装置滑面模拟方法和控速实现方式难以满足高山峡谷地区复杂地形滑面的模拟及滑速控制的要求，本发明提出一种履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速装置及方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提供一种履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速装置及方法。采用橡胶履带作为滑面，通过金属导轨的形状来模拟原始滑坡滑面形状，通过主动轮的转动速度来调节滑体的滑动速度，从而解决滑坡涌浪模型试验中复杂滑面模拟和滑坡体下滑速度控制的难题。
6.本发明的技术方案：一种履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速装置，包括有类三角形结构的设计滑面，设计滑面的斜面为圆弧面，设计滑面的圆弧斜面上固定有金属导轨，设计滑面的三个端点分别设置有下传动轮、主动轮和上传动轮，主动轮固定在发动机的转轴上，下传动轮、主动轮和上传动轮上顺序绕制有橡胶履带，橡胶履带内侧表面与金属导轨表面接触。
7.前述的履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速装置中，所述橡胶履带的内侧表面上设置有t型卡槽，金属导轨卡入至t型卡槽中。
8.前述的履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速装置中，所述t型卡槽中涂抹有润滑油。
9.前述的履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速装置中，所述设计滑面的斜面表面埋入有螺钉，螺钉穿过金属导轨后通过螺帽进行固定。
10.前述的履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速装置中，所述金属导轨由若干个间隔设置的金属导轨模块组成。
11.前述的履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速装置中，所述主动轮的表面做打毛处理。
12.前述的履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速装置中，所述下传动轮和上传动轮通过转轴固定于支座上。
13.一种履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速方法，具体包括如下步骤：s1：根据实际工况，确定设计滑面位置及具体形状；s2：将金属导轨沿设计滑面的圆弧斜面进行固定；s3：将上传动轮、下传动轮进行组装，并将组装后的上传动轮、下传动轮通过固定于设计滑面上；s4：将金属导轨卡入橡胶履带的t型卡槽中，并将橡胶履带铺于上传动轮、下传动轮上；s5：将主动轮固定于发动机转轴上，将主动轮置于橡胶履带内侧，通过上传动轮、下传动轮和主动轮三者将橡胶履带完全撑开，将主动轮与发动机进行固定；s6：将滑体置于橡胶履带上，摆成合适造型，启动主动轮，使滑体以一定速度滑下，记录滑坡体各项数据；s7：改变主动轮转动速度，重复步骤s6，获得不同滑速下滑坡的各项数据，为滑坡模拟中滑速与滑坡形态参数的关系提供数据支撑。
14.本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：该装置采用模块化金属导轨设计，金属导轨与橡胶履带接触部位涂有润滑油，使得金属导轨能完美模拟设计滑面形状；通过橡胶履带卡与金属导轨上，绕过上传动轮、下传动轮、主动轮组成闭环，从而较好地复原设计滑面形态；借助主动轮转速不同实现模拟不同滑动速度下的滑坡涌浪试验；改变橡胶履带表面粗糙度，模拟不同摩擦系数滑面。本专利提供的方法具有试验周期短、模拟范围广，能够较好模拟复杂滑面形态，更加符合实际情况，便于组装拆卸的优点。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图；图2为金属导轨的安装结构示意图；图3为主动轮与发动机的连接结构示意图。
16.附图标记：1-橡胶履带；2-下传动轮；3-转轴；4-支座；5-主动轮；6-上传动轮；7-金属导轨；8-固定螺钉；9-螺帽；10-发动机，11-设计滑面。
具体实施方式
17.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
18.本发明的实施例：一种履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速装置，如图1-3所示，包括有类三角形结构的设计滑面11，设计滑面11的斜面为圆弧面，设计滑面11的圆弧斜面上固定有金属导轨7，设计滑面11的三个端点分别设置有下传动轮2、主动轮5和上传动轮6，主动轮5固定在发动机10的转轴上，下传动轮2、主动轮5和上传动轮6上顺序绕制有橡胶履带1，橡胶履带1内侧表面与金属导轨7表面接触。
19.所述橡胶履带1的内侧表面上设置有t型卡槽，金属导轨7卡入至t型卡槽中，保证橡胶履带1能够沿着金属导轨7移动。
20.所述t型卡槽中涂抹有润滑油，用于减少金属导轨7与橡胶履带1之间的摩擦力。
21.所述设计滑面11的斜面表面埋入有螺钉8，螺钉8穿过金属导轨7后通过螺帽9进行固定，实现金属导轨7在设计滑面11上的固定安装。
22.所述金属导轨7由若干个间隔设置的金属导轨模块组成。间隔设置多个金属导轨模块能减少金属导轨7的自重，而且更加容易形成圆弧形滑面结构。
23.所述主动轮5的表面做打毛处理，提高主动轮5与橡胶履带1之间的摩擦力。
24.所述下传动轮2和上传动轮6通过转轴3固定于支座4上。
25.一种履带式滑坡涌浪模型试验滑面控速方法，具体包括如下步骤：步骤1，根据实际工况，确定设计滑面11位置及具体形状。
26.步骤2，将金属导轨7沿着设计滑面11圆弧斜面放置，并用固定螺钉8和螺帽9固定。
27.步骤3，将上传动轮6、下传动轮2与转轴3进行组装，并将组装后的上传动轮6、下传动轮2通过支座4固定于设计滑面11上。
28.步骤4，将金属导轨7卡入橡胶履带1的t型卡槽中，并将橡胶履带1铺于上传动轮6、下传动轮2上。
29.步骤5，将主动轮固定于发动机10转轴上，将主动轮5置于橡胶履带1内侧，通过上传动轮6、下传动轮2和主动轮5三者将橡胶履带1完全撑开，将主动轮5与发动机10进行固定。
30.步骤6，将滑体置于橡胶履带1上，摆成合适造型，启动主动轮5，使滑体以一定速度滑入水库结构中，记录各项数据。
31.步骤7，改变主动轮5转动速度，重复步骤6，获得不同滑速下滑坡体的各项数据，为滑坡中滑速与滑坡体参数的关系提供数据支撑。
32.以恒定滑动速度下滑坡涌浪试验为例，阐述本发明装置的具体实施过程。
33.当进行滑坡涌浪物理试验时，首先根据试验需要，设定好发动机10转速，对橡胶履带3表面进行打磨，处理至需要的粗糙度；将滑体按照实际堆积体形态堆放于橡胶履带3上表面；启动发动机10，采集试验数据，待滑体堆积稳定后，关闭发动机10，完成一组数据采集。改变发动机10转动速度、橡胶履带3表面粗糙程度等中的单一因素，重复上述步骤，获得多组数据，为滑坡物理试验影响机理的研究提供数据支撑。
34.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。