[发明专利]一种泥石流浆体动态屈服应力测量装置及其测量方法

摘要

本发明涉及了一种泥石流浆体动态屈服应力测量装置及其测量方法，属于泥石流工程防治领域。主要包括：工作基架、物料运输装置、搅拌装置、供水装置、控制面板、浆料输送装置、斜面流变装置，屈服应力测量显示装置。通过所述工作基架、物料运输装置、搅拌装置、供水装置、浆料运输装置、控制面板可将一定粒度成分的物料配置成的泥石流浆体运输至所述斜面流变装置进行流变实验，所述屈服应力测量显示装置采集并处理实验后斜面流变装置上泥石流堆积体数据来计算泥石流浆体的屈服应力，进而在屈服应力测量显示装置上显示。

主权项

1.一种泥石流屈服应力测量装置，其特征在于：包括工作台基架、物料运输装置、供水装置、搅拌装置、控制面板(1)、浆料输送装置、斜面流变装置，屈服应力测量显示装置；所述工作台基架包括梁柱子(2)、L型横梁(7)、纵梁(11)、矩形顶板(6)、斜梯(8)、矩形平板(9)；所述梁柱子(2)为四根，所述L型横梁(7)和纵梁(11)各为两根，两根L型横梁(7)、两根纵梁(11)分别平行设置在梁柱子(2)的中上部，固定连接两根相邻的梁柱子；矩形纵梁(11)起到稳固梁柱的作用，L型横梁(7)用于支撑矩形平板(9)，所述矩形平板(9)沿长度方向小于L型横梁(7)长度，所述平板(6)由梁柱子(2)支撑，每根梁柱子(2)支撑矩形顶板(6)的一个角，所述楼梯(8)上部固定于矩形平板(9)上，下部固定于地面上；所述物料运输装置包括升降漏斗(4)、升降电机(3)、传送带(5)、固定漏斗(10)；所述升降电机(3)固定于矩形顶板(6)上，所述升降漏斗(4)与升降电机(3)连接，并通过升降电机(3)正反转，可将升降漏斗提升至与传送带(5)上，所述固定漏斗(10)通过固定于矩形顶板(6)的定滑轮与传送带(5)末端连接，所述传送带(5)上的物料通过固定漏斗(10)运输至搅拌装置；升降电机(3)、传送带(5)分别通过电线与控制面板(1)的独立供电单元连接，所述控制面板(1)固定于所述纵梁(11)上，且其有若干个供电单元，各供电单元独立工作，互不影响；所述供水装置包括储水箱(13)、水管(14)、水泵(15)、水阀(16)；所述储水箱(13)固定于矩形平板(9)上，所述水管(14)有4个端口，第一个端口与储水箱(13)连接，第二个端口与水泵(15)连接，第三个端口与水阀(16)连接，第四个端口与搅拌装置连接；所述水泵(15)通过电线与控制面板(1)的一个独立供电单元连接；所述搅拌装置包括料箱(17)、搅拌机(12)，所述料箱(17)固定于矩形平板(9)上，搅拌机(12)固定与料箱(17)底部，所述搅拌机(12)通过电线与控制面板(1)的一个供电单元连接；所述浆料输送装置包括出泥浆阀(18)、泥浆泵(19)、出料管(20)、伸缩管(21)、半圆形槽(22)、液压油缸(23)、进料管(24)；所述出料管(20)有四个端口，端口一与料箱(17)连接，端口二与泥浆阀(18)连接，端口三与泥浆泵(19)连接，端口四与所述伸缩管(21)连接，所述伸缩管(21)另一端与进料管(24)连接，进料管(24)的另一端与斜面流变装置连接，其中所述伸缩管(21)由液压油缸(23)支撑，所述液压油缸(23)与伸缩管(21)之间设有半圆形槽(22)；所述斜面流变装置包括闸门(25)、闸门提升系统、储物箱(26)、流通凹槽(27)、横向挡板(28)、气泡水平尺(29)、底板升降系统、底板(32)、数据采集板(33)、基座平台、数显倾角仪(36)；所述底板(32)头部由两个底板升降系统支撑，所述的两个底板升降系统设置在底板头部两侧，通过升降系统可使斜面流变装置达到目标倾斜角度i，每个底板升降系统包括液压千斤顶(30)、圆形管夹(301)、橡胶垫圈(302)，圆管(31)，所述圆管(31)一端与底板(32)首部侧缘连接，另一端由液压千斤顶(30)支撑，所述液压千斤顶(30)与圆管(31)之间设有圆形管夹(301)，所述圆形管夹(301)内部设有橡胶垫圈(302)；所述两侧底板升降系统之间设置有气泡水平尺(29)，所述气泡水平尺(29)固定于底板(32)头部上边缘，通过调节两侧升降系统使气泡水平尺(29)气泡居中；底板(32)尾部由基座平台支撑，所述基座平台包括气泡水平仪(33)、调平脚(34)、底座(35)，所述底板(32)尾部置于底座(35)上，所述底座(35)上设有气泡水平仪(33)，通过调节调平脚(34)的长度使气泡水平仪居中。所述储物箱(26)设于底板(32)中轴线上，储物箱(26)底板固定于底板(32)头部，所述储物箱(26)设有泥浆出口，所述闸门(25)设置在泥浆出口上，闸门(25)上方设有闸门提升系统，所述闸门提升系统包括提升杆(251)、气缸(252)；所述气缸(252)通过电线与控制面板(1)连接，所述气缸(252)位于闸门(25)的上方，且与提升杆(251)的一端连接，所述提升杆(251)的另一端与闸门(25)连接；所述流通凹槽(27)与储物箱(26)的泥浆出口连通，所述流通凹槽(27)包括底板和分别固定在底板两侧的侧板，所述侧板尾部与横向挡板(28)垂直连接；所述流通凹槽(27)的底板固定于底板(32)上，并与数据采集板(33)无缝连接，所述数据采集板(33)固定于底板(32)上；流通凹槽(27)和数据采集板(33)上表面均设有改变流通凹槽(27)和数据采集板(33)粗糙度的自选材料层，所述数显水平倾角仪(36)置于数据采集板(33)边缘，用于测量斜面流变装置的倾斜角度i；所述屈服应力测量显示装置包括：行走装置、红外线测距仪组、红外线测距仪夹具、数据测量显示设备(43)；所述行走装置包括凹型梁柱(37)、导轨(38)、行走机构(39)、轻质圆管(40)；所述梁柱(37)有四根、每根梁柱子(37)沿长度方向开设矩形滑槽，并分别设置于数据采集板(33)四个角点处，垂直固定在底板(32)上，沿流通凹槽(27)方向上的相邻两梁柱(37)之间用导轨(38)连接，所述导轨(38)两端设置于梁柱(37)矩形滑槽之中，且导轨(38)两端内置有磁性材料，通过套在梁柱(37)上的抱箍来调节和固定导轨的位置，使两导轨(38)所处的平面平行于数据采集板(33)；所述行走机构(39)有两个，均安装磁性传感器，分别置于两导轨(38)上，可在导轨(38)上来回移动，所述行走机构(39)包括动力系统、失电型电磁铁(391)、弹簧(392)、车轮(393)、悬架(394)、驱动轴(395)、车轴(396)、电池组(399)；所述悬架(394)与车轴(396)连接，悬架(394)内部设有动力系统、电池组(399)，所述电池组(399)为动力系统和失电型电磁铁(391)供电，所述动力系统包括电动机(397)、减速器(398)，动力系统通过齿轮与所述车轴(396)内部的驱动轴(395)的齿轮啮合，所述车轮(393)通过驱动轴(395)连接，所述失电型电磁铁(391)设置于悬架(394)下方，失电型电磁铁(391)与悬架(394)之间通过弹簧(392)连接，在通电情况下，失电型电磁铁(391)没有磁性，断电时，失电型电磁铁具有磁性，可迅速吸住导轨，避免行走机构(39)停止工作时，在自身重力作用下下滑；所述两行走机构(39)之间用轻质圆管(40)连接，所述轻质圆管(40)用于乘载红外线测距仪组，所述测距仪组包括红外线测距仪Ⅰ(41)和红外线测距仪Ⅱ(411)，红外线测距仪Ⅰ(41)固定于数据采集板(33)中轴线上方，用于测量红外线测距仪Ⅰ(41)到数据采集板(33)中轴线处的距离h1，红外线测距仪Ⅱ(411)置于轻质圆管的端部，用于测量红外线测距仪Ⅱ(411)到数据采集板(33)边缘的距离h2，若数据采集板中轴线处没有堆积体的情况下，h1＝h2；否则，可通过两者的差值即可算出数据采集板(33)中轴线处堆积物的厚度h＝h1-h2；红外线测距仪组与轻质圆管(40)之间设有红外线测距仪夹具，所述红外线夹具包括圆形卡槽(421)、卡槽内设有防滑垫圈(423)和固定在圆形卡槽上的卡扣式支架(422)，圆形卡槽(421)固定在轻质圆管(40)上，所述卡扣式支架(422)上放置所述红外线测距仪组，通过圆形卡槽(422)在轻质圆管(40)上转动使得红外线测距仪组发出的红外线光速垂直于数据采集板(33)；所述数据测量显示设备(43)包括控制装置(431)、检测装置(432)、记录装置(433)，显示装置(434)；所述检测装置(432)与红外线测距仪组通过数据线连接，用于采集和处理红外线测距仪组的数据h1、h2；所述记录装置(433)与检测装置(432)连接，用于存储测量数据并对测量数据做时间标定；所述控制装置(431)分别与检测装置(432)、记录装置(433)、显示装置(434)、行走机构(39)连接，且控制装置(431)用于实时监测所述测量数据，判断所述数据h1、h2是否相等，并在h1≠h2时，控制所述记录装置(432)保存所述测量数据并做时间标定；所述行走机构(39)在控制装置(431)的控制下，可沿导轨(38)匀速前后行走，且当行走机构(39)行走至导轨(38)端部时，导轨(38)端部的磁性材料引起行走机构(39)上磁性传感器工作，磁性传感器向控制装置(431)发出控制信息，控制装置(431)接受到信息后停止电池组(399)供电，则行走机构(39)停止工作，失电型电磁铁(391)立刻抱住导轨(38)，避免行走机构(39)在自身重力作用下下滑。