[发明专利]测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的装置及方法

说明书

本发明属于工程应用力学技术领域，具体涉及一种测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的装置及方法。本发明的技术方案如下：测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的装置，包括支架、流通斜槽、刚性挡板、固定装置和土压力传感器，所述流通斜槽由两个侧面和一个底面构成，所述流通斜槽安装在所述支架上，所述流通斜槽与水平面之间设有夹角；所述刚性挡板包括立板和底板，所述立板垂直设置在所述底板的中部，所述刚性挡板放置在所述流通斜槽底面上，所述固定装置用于将所述刚性挡板定位在所述流通斜槽上；所述流通斜槽的侧面和所述刚性挡板的立板上设有所述土压力传感器。本发明用于模拟松散颗粒运动过程并对其运动过程中侧向应力与应变进行测定。

技术领域

本发明属于工程应用力学技术领域，具体涉及一种测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的装置及方法。

背景技术

碎屑流是一种常见的地质灾害，具有极强的破坏能力，发生时通常会给人们的生命和财产安全带来严重威胁。碎屑流是一种松散颗粒运动的地质现象，目前在对松散颗粒运动的数值模拟中，采用最多的理论模型为深度平均的连续理论模型。而在深度平均的连续理论模型中，由于采用了深度平均的假设，侧向应力只能通过侧向应力系数乘以底面应力得到，且为一个平均值，却无法得到侧向应力沿深度方向的分布情况，从而无法更为准确的得到松散颗粒运动过程中各项应力细致的分布情况。同时，由于松散颗粒本构模型的不够完善，限制了松散颗粒运动过程中应力与应变之间关系的定性与定量化研究。因而，迫切需要找到一种测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的试验仪器来开展相关的研究工作。

发明内容

本发明提供一种测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的装置及方法，用于模拟松散颗粒运动过程并对其运动过程中侧向应力与应变进行测定。

本发明的技术方案如下：

测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的装置，包括支架、流通斜槽、刚性挡板、固定装置和土压力传感器，所述流通斜槽由两个侧面和一个底面构成，所述流通斜槽安装在所述支架上，所述流通斜槽与水平面之间设有夹角；所述刚性挡板包括立板和底板，所述立板垂直设置在所述底板的中部，所述刚性挡板放置在所述流通斜槽底面上，所述固定装置用于将所述刚性挡板定位在所述流通斜槽上；所述流通斜槽的侧面和所述刚性挡板的立板上设有所述土压力传感器。

所述的测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的装置，其优选方案为，所述支架为可调高度立柱，通过调节所述支架的高度来控制所述流通斜槽与水平面的夹角大小。

所述的测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的装置，其优选方案为，所述固定装置为穿过所述流通斜槽侧面的螺栓。

所述的测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的装置，其优选方案为，所述流通斜槽的底部开口一侧，在地面上设有激光位移传感器，所述激光位移传感器正对所述刚性挡板，用以测得所述刚性挡板的运动速度。

所述的测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的装置，其优选方案为，所述激光位移传感器外接采集与测试系统。

所述的测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的装置，其优选方案为，还设有高速数字摄像机。

利用上述装置测定松散颗粒运动过程中侧向应力与应变的方法，具体步骤如下：

步骤一：将支架放置于试验场地，并将流通斜槽固定于支架上，通过调整支架高度，使流通斜槽与水平面成一定角度；利用所述固定装置将刚性挡板固定在流通斜槽底面上方，使其垂直于流通斜槽底面；

步骤二：在所述刚性挡板上方放置松散颗粒，并启动激光位移传感器及采集与测试系统，检查激光位移传感器发射的激光是否对准刚性挡板；

步骤三：抽出所述固定装置，松散颗粒与刚性挡板共同沿流通斜槽向下运动；