[发明专利]一种粘结力可控的危岩振动特性试验系统

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程中的边坡地质灾害防治领域，具体是一种粘结力可控的危岩振动特性试验系统。

背景技术

近些年来，随着经济的发展和各种工程的建设，出现了大量的人工边坡和临近道路、住宅区等的天然边坡，危岩失稳破坏现象越来越多，给人民的生命财产造成不可挽回的损失的同时，也给公路、铁路等交通运输安全带来了严重隐患。

受到周边环境和自身劣化过程的影响，危岩会发生失稳而崩塌。判断危岩稳定度的关键在于摸清目标岩体和基岩之间的连接状态，大部分滑落的岩块都存在与基岩粘结力不足的问题。常规的基于位移的监测手段只能在滑动发生后才能预警，因而存在时效性偏低的问题。近来的研究中引入了其他反映危岩稳定度的方法，例如，固有振动频率等振动特性可以反映岩体自身稳定性的变化，从而能为危岩预警提供一种有效的手段。在进行振动特性试验时，现场试验受场地所限，试验条件单一，所得结果普适性有限，不适合对参数进行统计研究，总结一般规律；而实验室环境下的试验相对可控，具有耗时短，花费少，可重复性强等优点。

为了模拟危岩破坏滑落的过程，实验室中通常采用外部加载、改变倾斜角度等方法，但大部分实际情况下，危岩是在与基岩的接触面发生强度弱化并在自重作用下发生破坏，如何更好地模拟这一自发的破坏过程是试验控制的关键。有学者用冰冻融化的方法来模拟潜在滑移面粘结力的变化过程，但是冰的融化过程不易控制，粘结力很难量化测量，实验的稳定性和精度得不到保证。

另一方面，在危岩试样上附加传感器或者施加外力等试验方法都会改变危岩自身的振动特性，从而干扰测量结果。

发明内容

为了克服已有危岩振动特性测试方式的稳定性较差、精度较低的不足,本发明提供了一种稳定性良好、精度较高的粘结力可控的危岩振动特性试验系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种粘结力可控的危岩振动特性试验系统，包括基座、用于控制吸盘电磁铁磁力的控制箱以及用于检测物体的振动频率、振幅数据的振动特性检测处理装置；

所述的基座包括吸盘电磁铁、斜坡板、斜坡板卡槽和升降机构；所述斜坡板卡槽上安装斜坡板，所述斜坡板卡槽一端接地，所述斜坡板卡槽的另一端安装在用于调节斜坡角度的升降机构上，所述斜坡板卡槽的底部安装用以吸引磁性被测试样的电磁铁，所述斜坡板的上方为用于放置磁性被测试样的初始位置，所述电磁铁位于所述初始位置正下方，所述电磁铁的受控端与所述控制箱连接。

进一步，所述的振动特性检测处理装置包括三维激光测振仪和数据分析处理器；所述的三维激光测振仪的测量范围覆盖所述斜坡板的工作面；所述的数据分析处理器与三维激光测振仪相连，能接收和分析处理三维激光测振仪的数据并得到测量物体的振动频率、振幅特征值。

再进一步，所述的控制箱包括用于通过控制电流大小达到精确控制吸盘电磁铁磁力的电磁力控制单元。

所述升降机构为千斤顶。也可以采用其他升降结构。

本发明中，采用了激光多普勒测振仪，激光多普勒测振仪具有非接触、高精度等优点，在技术上可以快速测量危岩块体的振动特性；吸盘电磁铁能够精确控制磁力的大小，可以较好的模拟和控制潜在滑移面的粘结力。

本发明的有益效果主要表现在：

1)采用非接触式的测量方式测量试样的振动特性，在不扰动试样的情况下保证测量精度。

2)吸盘式电磁铁能精确控制磁力的大小，能有效模拟试样在斜坡上从稳定到破坏的全过程，在此过程中无外在因素影响试样的振动特性。

3)能测量各种材料，基座能按需要调整角度，满足各种实验要求。

附图说明

图1是本发明的系统原理示意图

图1中，1-数据分析处理器；2-三维激光测振仪；3-斜坡板；4-千斤顶；5-斜坡板卡槽；6-吸盘电磁铁；7-试样；8-磁性材料；9-控制箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1，一种粘结力可控的危岩振动特性试验系统，包括用于检测物体的振动频率、振幅等数据的振动特性检测处理装置；内嵌吸盘电磁铁的基座；以及用于控制吸盘电磁铁磁力的控制箱。