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申请/专利权人：石家庄铁道大学

摘要：本发明提供了一种边坡振动位移变化监测装置及边坡位移确定方法，包括支架、模拟箱体、振动台、至少两组弹性缓冲组件、探杆和电子白板；模拟箱体置于支架内，容放待测岩层；振动台支撑于待测岩层的底部；两组弹性缓冲组件对称设置于模拟箱体相对的两侧壁外面，一端与模拟箱体连接，另一端连接支架；探杆竖向伸入到待测岩层内部，下端连接弹簧，上端连接压力传感器和白板笔；电子白板位于待测岩层的上方，并与白板笔接触，电子白板的两端分别卷绕在卷轴机上。本发明提供的边坡振动位移变化监测装置，能够监测边坡的水平和竖直位移，为边坡施工提供技术支持。

主权项：1.边坡振动位移变化监测装置，其特征在于，包括：支架；模拟箱体，置于所述支架内，至少具有四个顺次相连的侧壁，所述模拟箱体内容放待测岩层；振动台，支撑于所述待测岩层的底部，用于提供模拟边坡滑动的振动源；两组弹性缓冲组件，对称设置于所述模拟箱体相对的两侧壁外面，一端与所述模拟箱体连接，另一端连接所述支架，所述弹性缓冲组件的弹力方向为水平方向；探杆，竖向伸入到所述待测岩层内部，下端连接弹簧，上端连接压力传感器和白板笔；以及电子白板，位于所述待测岩层的上方，并与所述白板笔接触，所述电子白板的两端分别卷绕在卷轴机上，所述卷轴机为所述电子白板提供匀速运动，所述电子白板的运动方向与所述弹性缓冲组件的弹力方向一致，所述卷轴机安装在所述支架上，一端的所述卷轴机用于放开所述电子白板，另一端的所述卷轴机用于缠绕所述电子白板；所述探杆为多个，各所述探杆在所述弹力方向错位分布，且各所述探杆伸入到所述待测岩层不同深度的岩层内；还包括导向套，套装于所述探杆上并与所述探杆滑动配合，用于防止所述探杆发生偏斜，所述导向套借助连接杆与所述支架连接；利用振动台给待测岩层提供振动源，在待测岩层的不同深度处插入所述探杆，白板笔在所述电子白板上画出边坡在振动下的不同岩层的水平位移轨迹；利用压力传感器监测弹簧的弹力F，利用胡克定律，F＝-k·x，计算弹簧的形变量x；弹簧的形变量x即为待测岩层竖直方向的位移；通过记录时间，得到关于时间与水平方向位移和竖直方向位移的关系，对岩层位移进行分析，能够实时监测边坡的位移变化。

全文数据：边坡振动位移变化监测装置及边坡位移的确定方法技术领域本发明属于边坡监测试验技术领域，更具体地说，是涉及一种边坡振动位移变化监测装置及边坡位移的确定方法。背景技术边坡是指为保证路基稳定，在路基两侧做成具有一定坡度的坡面。边坡稳定性的问题已经备受关注，影响边坡稳定性的原因分为内在因素和外在因素。内在因素主要有：组成边坡的岩土体类型及性质、边坡地质构造、边坡形态和地下水等；外在因素包括：振动作用、气候条件、风化作用、坡体植被、人类工程活动等。监测边坡位移的变化能够充分反映边坡不同部位的变形规律和机理，对于保证路基的稳定性具有重要的作用。而目前的边坡稳定性监测手段还不太完善，无法准确监测边坡位移。发明内容本发明的目的在于提供一种边坡振动位移变化监测装置，用于模拟监测边坡位移，解决路基施工中边坡不稳定的问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种边坡振动位移变化监测装置，包括：支架；模拟箱体，置于所述支架内，至少具有四个顺次相连的侧壁，所述模拟箱体内容放待测岩层；振动台，支撑于所述待测岩层的底部，用于提供模拟边坡滑动的振动源；至少两组弹性缓冲组件，两组所述弹性缓冲组件对称设置于所述模拟箱体相对的两侧壁外面，一端与所述模拟箱体连接，另一端连接所述支架，所述弹性缓冲组件的弹力方向为水平方向；探杆，竖向伸入到所述待测岩层内部，下端连接弹簧，上端连接压力传感器和白板笔；以及电子白板，位于所述待测岩层的上方，并与所述白板笔接触，所述电子白板的两端分别卷绕在卷轴机上，所述卷轴机为所述电子白板提供匀速运动，所述电子白板的运动方向与所述弹性缓冲组件的弹力方向一致，所述卷轴机安装在所述支架上。进一步地，所述弹性缓冲组件包括多个弹性元件，多个所述弹性元件一端均匀连接在所述侧壁的外表面上，另一端连接在所述支架上。进一步地，所述弹性元件为弹簧。进一步地，所述模拟箱体的四周设有四组所述弹性缓冲组件，所述电子白板的运动方向与其中相对的一对所述弹性缓冲组件的弹力方向一致。进一步地，包括多个所述探杆，各所述探杆在所述弹力方向错位分布，且各所述探杆伸入到所述待测岩层不同深度的岩层内。进一步地，还包括导向套，套装于所述探杆上并与所述探杆滑动配合，用于防止所述探杆发生偏斜，所述导向套借助连接杆与所述支架连接。进一步地，所述模拟箱体设有底板，所述底板的四周与四个所述侧壁可拆卸式连接。本发明还提供一种边坡振动位移的确定方法，包括：利用压力传感器测出弹簧的弹力F；利用胡克定律，F＝-k·x，计算弹簧的形变量X；弹簧的形变量X即为岩层下降的位移。本发明提供的边坡振动位移变化监测装置的有益效果在于：与现有技术相比，利用振动台给待测岩层提供振动源，通过模拟边坡的环境，在待测岩层插入探杆，利用探杆上安装的弹簧和压力传感器，利用白板笔在电子白板上画出边坡在振动下的实时位移路径，利用压力传感器监测弹簧的弹力，利用胡克定律，计算出弹簧弹力下的弹簧伸缩量，进而确定待测岩层下降的位移，通过记录时间，得到关于时间和竖直位移的关系，进而对岩层位移进行分析，因此，利用本装置，能够实时监测边坡的位移变化，为路基施工安全稳定提供支持。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的边坡振动位移变化监测装置的结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图；图3为图1去掉电子白板部分的俯视结构示意图。图中：1-振动台；2-待测岩层；3-探杆；4-卷轴机；5-电子白板；6-支架；7-连接杆；8-导向套；9-弹性缓冲组件；10-模拟箱体；11-弹簧。具体实施方式为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的边坡振动位移变化监测装置进行说明。所述边坡振动位移变化监测装置，包括支架6、模拟箱体10、振动台1、至少两组弹性缓冲组件9、探杆3和电子白板5；模拟箱体10置于支架6内，至少具有四个顺次相连的侧壁，模拟箱体10内容放待测岩层2；振动台1支撑于所述待测岩层2的底部，用于提供模拟边坡滑动的振动源；两组弹性缓冲组件9对称设置于模拟箱体10相对的两侧壁外面，一端与模拟箱体10连接，另一端连接支架6，弹性缓冲组件9的弹力方向为水平方向；探杆3竖向伸入到待测岩层2内部，下端连接弹簧11，上端连接压力传感器和白板笔；电子白板5位于待测岩层2的上方，并与白板笔接触，电子白板5的两端分别卷绕在卷轴机4上，卷轴机4为电子白板5提供匀速运动，电子白板5的运动方向与弹性缓冲组件9的弹力方向一致，卷轴机4安装在支架6上。本发明提供的边坡振动位移变化监测装置，与现有技术相比，利用振动台1给待测岩层2提供振动源，研究各层岩石的位移情况，通过模拟边坡的环境，在待测岩层2插入探杆3，利用探杆3上安装的弹簧11和压力传感器，利用白板笔在电子白板5上画出边坡在振动下的实时岩层水平方向滑动的位移路径；利用压力传感器监测弹簧11的弹力，利用胡克定律，计算出弹簧11弹力下的弹簧11伸缩量，进而确定待测岩层2竖直方向的位移；通过记录时间，得到关于时间与水平和竖直位移的关系，进而对岩层位移进行分析，因此，利用本装置，能够实时监测边坡的位移变化，为路基施工安全稳定提供支持。其中，卷轴机一个用于放开电子白板，一个用于缠绕电子白板，使电子白板匀速运动，在电子白板上记录下岩层的水平位移轨迹。请一并参阅图1及图3，作为本发明提供的边坡振动位移变化监测装置的一种具体实施方式，弹性缓冲组件9包括多个弹性元件，多个弹性元件一端均匀连接在侧壁的外表面上，另一端连接在支架6上。弹性缓冲组件9在岩石振动滑动过程中起到缓冲和维持岩层稳定的作用，维持岩石在振动中不移动较大位置，在小范围内振动，便于测量，同时，弹簧的弹力作用，不会影响岩石的振动位移情况。请参阅图1及图3，作为本发明提供的边坡振动位移变化监测装置的一种具体实施方式，弹性元件为弹簧，还可以为空气弹簧、橡胶弹簧等。参阅图1及图3，作为本发明提供的边坡振动位移变化监测装置的一种具体实施方式，模拟箱体10的四周设有四组弹性缓冲组件9，电子白板5的运动方向与其中相对的一对弹性缓冲组件9的弹力方向一致。请参阅图1，作为本发明提供的边坡振动位移变化监测装置的一种具体实施方式，包括多个探杆3，各探杆3在所述弹力方向错位分布，且各探杆3伸入到待测岩层2不同深度的岩层内。对不同岩层的位移情况进行监测，并在电子白板5上画出不同岩层的水平位移，通过压力传感器测得对应的岩层的弹力，借助胡克定律，计算不同岩层的竖直位移。请参阅图1，作为本发明提供的边坡振动位移变化监测装置的一种具体实施方式，还包括导向套8，套装于探杆3上并与探杆3滑动配合，用于防止探杆3发生偏斜，导向套8借助连接杆7与支架6连接。借助导向套8使探杆3不会倾斜或者折断，只在竖直的方向上振动，使其在其他方向上稳定，便可在电子白板5上画出水平方向上的振动位移图。连接杆和定向套卡接或借助螺栓连接，可拆卸。参阅图1，作为本发明提供的边坡振动位移变化监测装置的一种具体实施方式，模拟箱体10设有底板，底板的四周与四个侧壁可拆卸式连接。其中，侧壁之间采用合页连接，底板和侧壁之间采用合页连接或插接。其中，模拟箱体采用不锈钢板制作，定向套和连接杆均为不锈钢材质。本发明还提供一种边坡振动位移的确定方法，包括：利用压力传感器测出弹簧的弹力F；利用胡克定律，F＝-k·x，计算弹簧的形变量X；弹簧的形变量X即为岩层下降的位移。在确定位移时，将测得的数据，输入终端处理设备，例如输入电脑，即可在计算出岩层下降的位移。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.边坡振动位移变化监测装置，其特征在于，包括：支架；模拟箱体，置于所述支架内，至少具有四个顺次相连的侧壁，所述模拟箱体内容放待测岩层；振动台，支撑于所述待测岩层的底部，用于提供模拟边坡滑动的振动源；至少两组弹性缓冲组件，两组所述弹性缓冲组件对称设置于所述模拟箱体相对的两侧壁外面，一端与所述模拟箱体连接，另一端连接所述支架，所述弹性缓冲组件的弹力方向为水平方向；探杆，竖向伸入到所述待测岩层内部，下端连接弹簧，上端连接压力传感器和白板笔；以及电子白板，位于所述待测岩层的上方，并与所述白板笔接触，所述电子白板的两端卷绕在卷轴机上，所述卷轴机为所述电子白板提供匀速运动，所述电子白板的运动方向与所述弹性缓冲组件的弹力方向一致，所述卷轴机安装在所述支架上。2.如权利要求1所述的边坡振动位移变化监测装置，其特征在于：所述弹性缓冲组件包括多个弹性元件，多个所述弹性元件一端均匀连接在所述侧壁的外表面上，另一端连接在所述支架上。3.如权利要求2所述的边坡振动位移变化监测装置，其特征在于：所述弹性元件为弹簧。4.如权利要求1-3任一项所述的边坡振动位移变化监测装置，其特征在于：所述模拟箱体的四周设有四组所述弹性缓冲组件，所述电子白板的运动方向与其中相对的一对所述弹性缓冲组件的弹力方向一致。5.如权利要求1所述的边坡振动位移变化监测装置，其特征在于：包括多个所述探杆，各所述探杆在所述弹力方向错位分布，且各所述探杆伸入到所述待测岩层不同深度的岩层内。6.如权利要求1所述的边坡振动位移变化监测装置，其特征在于：还包括导向套，套装于所述探杆上并与所述探杆滑动配合，用于防止所述探杆发生偏斜，所述导向套借助连接杆与所述支架连接。7.如权利要求1所述的边坡振动位移变化监测装置，其特征在于：所述模拟箱体设有底板，所述底板的四周与四个所述侧壁可拆卸式连接。8.边坡振动位移的确定方法，其特征在于，包括：利用压力传感器测出弹簧的弹力F；利用胡克定律，F＝-k·x，计算弹簧的形变量X；弹簧的形变量X即为岩层下降的位移。

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