二维岩土力学模型试验装置及方法与流程

文档序号:16908903发布日期:2019-02-19 18:30阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种二维岩土力学模型试验装置,其特征在于:包括矩形框状的架体(1),该架体(1)内并排、竖直设置有两个尺寸调节板(4),所述尺寸调节板(4)的上端通过第一螺栓与架体(1)的上梁(1c)连接,架体(1)的上梁(1c)上设有至少一排供第一螺栓选择的第一安装孔(1d),尺寸调节板(4)的下端通过第二螺栓与架体(1)的下梁(1a)连接,架体(1)的下梁(1a)上设有至少一排供第二螺栓选择的第二安装孔(1f),所述尺寸调节板(4)的内壁下部固定设置有一个调节板垫板(6),该调节板垫板(6)的内壁上固定设置有调节板底挡板(7),在所述调节板底挡板(7)上设置有一个连续弯折的挡板固定杆(8),该挡板固定杆(8)的两端固定连接在所述尺寸调节板(4)的内壁上,且中部与所述调节板底挡板(7)内侧表面相压迫抵触,所述尺寸调节板(4)内壁的中上部竖直设置有滑槽(4a),且与该滑槽(4a)相对地,在所述尺寸调节板(4)的内侧竖直设置有一块固定模型接触板(9),该固定模型接触板(9)通过多个滚珠(12)与所述尺寸调节板(4)上的滑槽(4a)滑动接触,所述固定模型接触板(9)上与所述滚珠(12)一一对应地设置有多个滚珠限位槽(9a),每个滚珠(12)对应设置在一个滚珠限位槽(9a)内,所述尺寸调节板(4)之间设置有1-3个千斤顶(14),且该千斤顶(14)的活塞杆朝下,在所述活塞杆的下端设置有载荷传感器(15),该千斤顶(14)的上端通过第三螺栓与上梁(1c)连接,在上梁(1c)上设置有多个供第三螺栓选择的调节加载螺栓孔(1e)。

2.如权利要求1所述的二维岩土力学模型试验装置,其特征在于:所述架体(1)由下梁(1a)、两个立柱(1b)和一个上梁(1c)通过螺栓相互连接而成,所述下梁(1a)、立柱(1b)和上梁(1c)均为H型钢。

3.如权利要求2所述的二维岩土力学模型试验装置,其特征在于:在所述立柱(1b)设置有一列第三安装孔(1g)。

4.如权利要求2所述的二维岩土力学模型试验装置,其特征在于:所述下梁(1a)左右两端的前后两侧各设置有一个支脚(13)。

5.如权利要求2所述的二维岩土力学模型试验装置,其特征在于:多个所述调节加载螺栓孔(1e)等间距地设置在所述上梁(1c)中间的横板上。

6.如权利要求1所述的二维岩土力学模型试验装置,其特征在于:在所述尺寸调节板(4)的外壁上竖直设置有两个调节板肋板(5),该调节板肋板(5)的断面呈“L”型,在调节板肋板(5)的上端开有供第一螺栓穿设的通孔(5a),调节板肋板(5)的下端开有供第二螺栓穿设的通孔(5a)。

7.如权利要求1所述的二维岩土力学模型试验装置,其特征在于:在每个尺寸调节板(4)上均设置有刻度。

8.如权利要求1所述的二维岩土力学模型试验装置,其特征在于:所述滑槽(4a)的数量为两个。

9.利用权利要求1-8中任一所述二维岩土力学模型试验装置进行试验的方法,其特征在于包括如下步骤:

1)根据目标相似比确定相似材料,根据目标模拟范围调整两个尺寸调节板(4)之间的距离,根据模型浇筑设计图在架体(1)内布置好浇筑施工线,标注出各层材料需要浇筑到的准确位置,插上固定栓(11),并用绳子将模型接触板的上部固定;

2)先在架体(1)形成的一侧板面相互间隔式安装多块模板底钢带(2)和模板标准钢带(3)到该侧板面的总高度位置,另一侧板面上预先安装一块模板底钢带(2),然后向两侧模板之间形成的模型槽内浇筑搅拌好的相似材料,然后再安装一块模板标准钢带(3),依次类推,逐层浇筑和安装,每浇筑完一层相似材料后,用混凝土振动棒来回振捣两遍,在浇筑的同时按照浇筑设计图把土压力盒埋设到对应的位置;

3)浇筑完成后,将相似材料做成的模型养护成型,然后从上往下依次拆模,并把模型表面打磨平整,将应变片以及拉线位移计按照浇筑设计图上的设计布置在对应的位置,将模型上需要面对摄影测量系统的一面进行相应着色处理,并覆盖安装有机玻璃板(18),将摄像头传感器放置在模型有机玻璃板(18)一面的正前方;

4)将绳子以及固定栓(11)卸掉,根据相似模型的开挖步骤、开挖时间进行模型的模拟开挖试验,同时,应变片、土压力盒以及拉线位移计监测持续采样,采样频率为2Hz,连续拍照采样频率为1Hz,并对试验过程进行详细记录;

5)将模型的上端面待加载范围调平整,并均匀涂抹一层凡士林,按加载范围需要重叠放置两块承压钢板(16),两块承压钢板(16)之间均匀放置有多个传压滚轴(17),千斤顶(14)的活塞杆从上往下压迫在承压钢板(16)上进行加载试验,应变片、土压力盒以及拉线位移计监测持续采样,采样频率为2Hz,连续拍照采样频率为1Hz,并对试验过程进行详细记录。

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