[发明专利]一种用于模拟崩塌滚石撞击墙体的试验系统及试验方法

权利要求书

1.一种用于模拟崩塌滚石撞击墙体的试验系统，其特征在于：包括主支架(1a)、副支架(1b)、滚石(4)、滚动平台(2)和受荷墙体(7)，所述滚动平台(2)包括斜架(14)和可折叠木板(10)，所述斜架(14)一端搭接在主支架(1a)上，另一垂直抵在受荷墙体(7)上，使得斜架(14)从搭接主支架(1a)的一端到抵接受荷墙体(7)的一端形成从高到低的斜坡，斜架(14)与主支架(1a)的搭接高度可调，斜架(14)的底部通过若干副支架(1b)进行支撑，在斜架(14)上拼接铺设有若干的可折叠木板(10)，在可折叠木板(10)上铺设有用于限制滚石(4)滚动方向的滚动轨道(12)，所述滚动轨道(12)从斜架(14)的顶端沿斜架(14)延伸到受荷墙体(7)，在受荷墙体(7)上设有冲击力传感器(9)，在受荷墙体(7)周围和主支架(1a)上均设置有影像记录仪(5)，所述斜架(14)包括两条平行的钢轨，在两条平行钢轨之间架设有若干钢轨横梁(15)，钢轨横梁(15)与钢轨相互垂直，所述可折叠木板(10)包括前板(10a)和后板(10b)，且前板(10a)和后板(10b)之间通过合页连接器(11)连接，在前板(10a)和后板(10b)的底部均设有木板挂钩(13)，前板(10a)和后板(10b)通过木板挂钩(13)挂设在钢轨横梁(15)上。

2.根据权利要求1所述的一种用于模拟崩塌滚石撞击墙体的试验系统，其特征在于：所述钢轨由若干分段拼接组成，每个分段的两端分别设有固定螺栓孔(16)和可伸缩连接件，可伸缩连接件上设有对接螺栓孔(17)，相邻分段之间通过固定螺栓孔(16)和对接螺栓孔(17)对位后插入螺栓进行连接，与主支架(1a)搭接的分段设有钢轨挂钩(18)，并通过钢轨挂钩(18)挂在主支架(1a)上。

3.根据权利要求1所述的一种用于模拟崩塌滚石撞击墙体的试验系统，其特征在于：所述滚动轨道(12)的两侧设有栏杆(3)。

4.根据权利要求1所述的一种用于模拟崩塌滚石撞击墙体的试验系统，其特征在于：所述主支架(1a)上设有用于将滚石(4)提升至滚动平台(2)上的滑轮装置(6)。

5.根据权利要求1所述的一种用于模拟崩塌滚石撞击墙体的试验系统，其特征在于：所述影像记录仪(5)包括照相机和高速摄像机，且在受荷墙体(7)周围还设有测速仪，在靠近受荷墙体(7)的滚动轨道(12)上标有刻度标记。

6.根据权利要求1所述的一种用于模拟崩塌滚石撞击墙体的试验系统，其特征在于：所述受荷墙体(7)外部设有墙体约束框(20)，在受荷墙体(7)的背面设有与墙体约束框(20)对接的墙体支撑架(19)，在地面上设有墙体固定装置(8)，墙体支撑架(19)固定在墙体固定装置(8)对受荷墙体(7)进行支撑。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种用于模拟崩塌滚石撞击墙体的试验系统，提供一种用于模拟崩塌滚石撞击墙体的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、进行试验系统的组装，调整斜架(14)与主支架(1a)搭接高度、斜架(14)的坡角以及各可折叠木板(10)的折叠角度，完成试验系统的组装，选取设定材料和尺寸的滚石(4)；

S2、将滚石(4)置于滚动轨道(12)的设定位置，让滚石(4)沿滚动轨道(12)自然滚下撞击受荷墙体(7)；

S3、通过影像记录仪(5)对滚石(4)的滚落过程和撞击过程以及受荷墙体(7)受撞后的情况进行图像记录，通过冲击力传感器(9)对受荷墙体(7)受撞时的冲击力进行采集，同时还设置测速仪对滚石(4)的滚落速度信息进行采集，设置三维激光扫描仪对受撞后的受荷墙体(7)进行点云数据采集；

S4、利用采集到图像信息、冲击力信息、滚落速度信息和点云数据进行滚石撞击墙体的模拟研究。

8.根据权利要求7所述的一种用于模拟崩塌滚石撞击墙体的试验方法，其特征在于：在步骤S3中，若受荷墙体(7)未被完全撞坏，则记录受荷墙体(7)的裂缝分布与发展情况，若受荷墙体(7)被完全撞坏，则记录受荷墙体(7)的破坏情况以及滚石(4)撞坏受荷墙体(7)后继续运动的距离。