[发明专利]一种可适应岸坡坡度的库岸冲刷、侵蚀模拟试验装置及方法

权利要求书

1.一种可适应岸坡坡度的库岸冲刷、侵蚀模拟试验装置，其特征在于：包括壳体（1），壳体（1）内左右布置有试样放置架（7），试样放置架（7）之间设置有推拉机构（2）、翻转机构（3）；

所述试样放置架（7）包括移动底架（7.1），移动底架（7.1）一端铰接有试样放置仓（7.3），试样放置仓（7.3）另一端安装有坡度调节杆（7.5）；对应的移动底架（7.1）另一端固定有调节轨道（7.2），调节轨道（7.2）上布置有多个凹槽（7.4），坡度调节杆（7.5）与调节轨道（7.2）上任意一个凹槽（7.4）对应卡接锁紧；

所述推拉机构（2）包括传动杆（2.1），传动杆（2.1）左右布置并与转轴（2.4）连接，转轴（2.4）通过驱动装置驱动，每个传动杆（2.1）另一端与连接杆（2.2）铰接，连接杆（2.2）另一端与推拉杆（2.3）铰接，两推拉杆（2.3）分别与动水板（2.7）的一端连接；

所述翻转机构（3）包括第一转盘（3.1）、第二转盘（3.2），第一转盘（3.1）、第二转盘（3.2）可转动安装在壳体（1）上，第一转盘（3.1）、第二转盘（3.2）之间远离圆心位置铰接有连杆（3.4），所述第一转盘（3.1）、第二转盘（3.2）及连杆（3.4）构成曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构通过第二电机（3.3）驱动；所述第二转盘（3.2）边缘安装有鼓浪板（3.5），鼓浪板（3.5）随第二转盘（3.2）左右摇摆。

2.根据权利要求1所述的一种可适应岸坡坡度的库岸冲刷、侵蚀模拟试验装置，其特征在于：所述壳体（1）包括上下布置的顶板（1.1）、底板（1.2），顶板（1.1）、底板（1.2）之间左右固定有侧板（1.3），顶板（1.1）、底板（1.2）之间前后通过密封螺栓（1.8）可拆卸安装有面板（1.4），面板（1.4）通过密封圈加强密封。

3.根据权利要求1所述的一种可适应岸坡坡度的库岸冲刷、侵蚀模拟试验装置，其特征在于：所述壳体（1）上方安装有进水口（5）、设置有排水口（6），进水口（5）、排水口（6）通过水泵、水管向壳体（1）内注水和排水。

4.根据权利要求1所述的一种可适应岸坡坡度的库岸冲刷、侵蚀模拟试验装置，其特征在于：所述推拉杆（2.3）位于壳体（1）内的部分自由穿过固定环（2.8），固定环（2.8）与固定杆（2.9）连接，固定杆（2.9）另一端固定在壳体（1）顶部。

5.根据权利要求1所述的一种可适应岸坡坡度的库岸冲刷、侵蚀模拟试验装置，其特征在于：所述坡度调节杆（7.5）包括杆体（7.5.1），杆体（7.5.1）上端左右固定有限位卡块（7.5.2），限位卡块（7.5.2）与凹槽（7.4）卡接；杆体（7.5.1）下端左右固定有T型卡头（7.5.3），T型卡头（7.5.3）置于试样放置仓（7.3）的调节腔体（7.5.4）中并通过压缩弹簧（7.5.5）顶起。

6.根据权利要求1所述的一种可适应岸坡坡度的库岸冲刷、侵蚀模拟试验装置，其特征在于：所述壳体（1）内安装有水下摄像机（4）。

7.根据权利要求1所述的一种可适应岸坡坡度的库岸冲刷、侵蚀模拟试验装置，其特征在于：所述翻转机构（3）在面板（1.4）和背板（1.5）上镜像对称布置。

8.根据权利要求1所述的一种可适应岸坡坡度的库岸冲刷、侵蚀模拟试验装置，其特征在于：所述调节轨道（7.2）为圆弧钢轨，两圆弧钢轨的圆心连线与试样放置仓（7.3）下端铰接轴的轴线重合。

9.根据权利要求1所述的一种可适应岸坡坡度的库岸冲刷、侵蚀模拟试验装置，其特征在于：所述试样放置架（7）下端配置有可移动滑轨（8），可移动滑轨（8）与壳体（1）内的固定滑轨（1.9）对应。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种可适应岸坡坡度的库岸冲刷、侵蚀模拟试验装置进行试验的方法，包括以下步骤：

Step1：岸坡坡度的确定：结合相关的地质勘查资料，确定取样岸坡的坡度，进而确定试样放置时的角度；

Step2：角度调节：按下坡度调节杆（7.5），通过坡度调节杆（7.5）带动试样放置仓（7.3）转动特定的角度以满足试验时岸坡的坡度要求；随后再次松开坡度调节杆（7.5），使限位卡块（7.5.2）插入调节轨道（7.2）的凹槽（7.4）内固定；

Step3：试样安装：将试样放置架（7）置于可移动滑轨（8）之上，先测量从野外取回的岩样或已经加工好的标准试样的质量、波速等物理参数，以便于在进行后续试验时进行对比分析，随后将试样放入试样放置仓（7.3）内，并选择固定螺栓（7.6）对已放置的试样进行固定；

Step4：打开两侧的面板（1.4），将可移动滑轨（8）连同试样放置架（7）移至与装置主体内部的固定滑轨（1.9）对接，随后将可移动滑轨（8）上的试样放置架（7）推至装置内部的固定滑轨（1.9）上，装上两侧的面板（1.4）并逐次拧紧密封螺栓（1.8）；

Step5：依照试验要求，取岸坡所在地的库水或配置与库水pH值相同的溶液作为试验的浸泡溶液，随后通过进水口（5）将浸泡溶液注入壳体（1）内，可透过背板（1.5）观察装置内部的液面高度来判断是否停止注入溶液并关闭进水口；

Step6：启动第一电机（2.6），并根据岸坡所在地库水的流速调节第一电机（2.6）的功率，使装置内部的动水板（2.7）在推拉机构（2）的带动下在一定范围内作往返运动，从而使装置内的溶液流动以模拟库水流动对岸坡的冲刷作用；

Step7：启动第二电机（3.3），并结合岸坡所在库区的波浪统计资料，调节第二电机（3.3）的功率，使鼓浪板（3.5）在翻转机构（3）的带动下在装置内部产生横向的波浪，模拟库水波浪对岸坡的侵蚀作用；

Step8：接上水下摄像机（4）的电源线及网线，使水下摄像机（4）进入工作状态，以便在试验进行时能够实时调节水下摄像机（4）的光源亮度并监测岸坡岩石的冲刷、侵蚀情况；

Step9：设置不同的库岸冲刷与库岸冲刷、侵蚀耦合作用的试验周期，一个试验周期结束后，可通过出水口（6）将装置内部的溶液排到特定的容器内以便进行下个周期的试验时使用，同时，对该周期的浸泡溶液取样并测量溶液中K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Al³⁺等离子的浓度和溶液的pH值；

Step10：打开面板（1.4），配合可移动滑轨（8）拉出试样放置架（7），取出一定数量该周期的试验样，固定好剩余试样后，再将试样放置架7推至装置主体内部，关闭面板（1.4），拧紧密封螺栓（1.8），将浸泡溶液重新注入装置内部，打开电机，进行下个周期的试验。