一种参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置的制作方法

本发明涉及一种参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置，该装置所制作的土样可用于滑坡蠕变试验，隶属于岩土工程、滑坡测量领域。

背景技术：

我国是滑坡灾害多发的国家。滑坡灾害常常造成人员伤亡、道路掩埋、房屋损毁等破坏性灾难，严重威胁着国家和人民的生命财产安全，因此，对滑坡进行准确的预测是解决问题的关键。滑坡物理模型及蠕变试验是对滑坡进行预测研究的重要手段，而物理模型中所制作的土样的性能指标必须与滑坡现场保持一致，否则将导致物理模型试验失败。因此在土样制作过程中，土样的各项参数指标均需严格控制。因此急需一套能够在土样制作过程精确控制压力、温度及含水量的仪器装备。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种能够对土样制作过程中的压力、温度及含水量指标进行精确控制的参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置，该装置实现对所制作出的土样的参数指标进行精确控制。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置，包括直线电机A、压力传感器、连接轴、温度传感器、电热带、直线电机B、底板、支撑柱、底盖、内胆、湿度传感器、外壳、顶盖、支架、水喷头和弯管；

所述支架由隔板分割为上下两层，所述直线电机A固定在支架内的顶部，直线电机A的推杆与压力传感器的上端相连接，压力传感器的下端与连接轴的上端相连接，连接轴的下端与顶盖连接；所述内胆的底部沿外圆周方向延伸形成一底座并固定在隔板上；所述底座上沿圆周方向设有圆形凹槽，所述外壳设置在内胆的外侧，外壳的顶部与内胆的顶部外圆连接，外壳的底部嵌入底座的圆形凹槽内；所述顶盖为一盘状结构，顶盖的边缘与内胆的内壁滑动配合，所述内胆上开有多个螺纹孔，所述温度传感器、湿度传感器和水喷头均通过螺纹与内胆上的螺纹孔相连接；所述水喷头的外端部连接一弯管；所述内胆上设有螺旋形凹槽，所述电热带缠绕在内胆的螺旋形凹槽内；

所述隔板上设置与内胆的内孔对应且直径大于或者等于内胆内径的圆；所述直线电机B固定在隔板的下方，直线电机B的推杆与底板连接，所述支撑柱的下端与底板连接，所述支撑柱的顶端与底盖的底部连接，所述底盖与内胆的内壁滑动配合。

作为本发明的一种优选方案，所述直线电机B为4个，沿支架的下层四角均匀分布。

作为本发明的另一种优选方案，所述支撑柱为4个，以底盖的轴线为圆心均匀分布在支架的下层。

作为本发明的又一种优选方案，所述内胆上设置的螺纹凹槽为5圈。

作为本发明的一种改进方案，所述温度传感器为1个，安装于内胆上部的螺纹孔内。

作为本发明的另一种改进方案，所述湿度传感器为4个，呈两列均匀分布于内胆两侧，且其中两个湿度传感器与温度传感器在同一列上。

作为本发明的又一种改进方案，所述水喷头和弯管均为4个，呈两列均匀分布于内胆的两侧，且与湿度传感器成90°夹角。

作为本发明的进一步改进方案，该参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置还包括控制器，所述压力传感器、温度传感器和湿度传感器均与控制器连接，所述控制器控制直线电机A、直线电机B、电热带以及与弯管连接的水管。

本发明的技术效果是：内胆内装满土样，通过直线电机A产生推力推动顶盖压缩土样，且通过实施采集压力传感器的输出数据并根据传感器数据对直线电机A的推动力进行控制，从而达到精确控制推力的目的。通过缠绕于内胆上的电热带对土样进行加热，且通过实施采集温度传感器的输出数据并根据传感器数据对加热带的功率进行控制，从而达到精确控制土样温度的目的。通过将水管接入弯管对土样注水，且通过实施采集湿度传感器的输出数据并根据传感器数据对注水量进行控制，从而达到精确控制土样湿度的目的。

附图说明

图1为一种参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置的主视图；

图2为一种参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置的右视图；

图3为图2中A局部的放大示意图；

图4为一种参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置拆除底板之后的仰视图；

图5为一种参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置中温度传感器、湿度传感器和水喷头安装在内胆上的结构示意图一；

图6为一种参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置中温度传感器、湿度传感器和水喷头安装在内胆上的结构示意图二。

附图中：1—螺栓A；3—直线电机A；4—压力传感器；5—连接轴；6—温度传感器；7—电热带；8—螺栓B；10—直线电机B；11—螺母C；12—螺母D；13—底板；14—螺栓E；15—支撑柱；16—底盖；17—内胆；18—湿度传感器；19—外壳；20—顶盖；21—支架；22—水喷头；23—弯管；24—隔板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1、2、3所示，一种参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置包括直线电机A3、压力传感器4、连接轴5、温度传感器6、电热带7、直线电机B10、底板13、支撑柱15、底盖16、内胆17、湿度传感器18、外壳19、顶盖20、支架21、水喷头22和弯管23。

支架21为一焊接件，支架21由隔板24分割为上下两层。支架21的顶部靠近中间位置设有通孔，螺栓A1穿过通孔和直线电机A3上的通孔，并在螺栓A1上旋入螺母A锁紧，进而将直线电机A3固定在支架21内的顶部。直线电机A3的推杆通过螺纹配合与压力传感器4的上端相连接，压力传感器4的下端通过螺纹配合与连接轴5的上端相连接，连接轴5的下端通过螺纹旋入顶盖20中部的螺纹盲孔内。内胆17的底部沿外圆周方向延伸形成一底座，底座上沿圆周方向设有圆形凹槽，外壳19设置在内胆17的外侧，外壳19的顶部与内胆17的顶部外圆连接，外壳19的底部嵌入底座的圆形凹槽内，底座上还设有螺纹孔，螺栓B8穿过底座上的螺纹孔和隔板24上的螺纹孔，并在螺栓B8上旋紧螺母B，进而将内胆17固定在隔板24上。顶盖20为一盘状结构，顶盖20的边缘与内胆17的内壁滑动配合(即光滑接触)。内胆17上开有多个螺纹孔，温度传感器6、湿度传感器18和水喷头22均通过螺纹与内胆17上的螺纹孔相连接。水喷头22的外端部连接一弯管23，在本实施例中，水喷头22的外端部设置有锥螺纹，弯管23通过锥螺纹与水喷头22的外端部相连接。内胆17上设有螺旋形凹槽，电热带7缠绕在内胆17的螺旋形凹槽内。

隔板24上设置与内胆17的内孔对应且直径大于或者等于内胆17内径的圆。隔板24的底部设有螺纹盲孔，螺栓E14穿过直线电机B的通孔后旋入隔板24底部的螺纹盲孔内，进而将直线电机B10固定在隔板24的下方，如图4所示。直线电机B10的推杆穿过底板13上的通孔，并通过螺母D12进行锁紧，进而将直线电机B10的推杆与底板13连接。支撑柱15的下端穿过底板13上的通孔，并通过螺母C11进行锁紧，进而将支撑柱15的下端与底板13连接；支撑柱15的顶端通过螺纹旋入底盖16上设置的螺纹盲孔内，底盖16与内胆17的内壁滑动配合(即光滑接触)。直线电机B10为4个，沿支架21的下层四角均匀分布。支撑柱15为4个，以底盖16的轴线为圆心均匀分布在支架21的下层。

如图5、6所示，内胆17上设置的螺纹凹槽为5圈。温度传感器6为1个，安装于内胆17上部的螺纹孔内。湿度传感器18为4个，呈两列均匀分布于内胆两侧，且其中两个湿度传感器18与温度传感器6在同一列上。水喷头22和弯管23均为4个，呈两列均匀分布于内胆17的两侧，且与湿度传感器18成90°夹角。

该参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置还包括控制器，压力传感器4、温度传感器6和湿度传感器18均与控制器连接，控制器控制直线电机A3、直线电机B10、电热带7以及与弯管23连接的电磁阀。

内胆17内装满土样，通过直线电机A3产生推力推动顶盖20压缩土样，且通过实施采集压力传感器4的输出数据并根据传感器数据对直线电机A3的推动力进行控制，从而达到精确控制推力的目的。通过缠绕于内胆17上的电热带7对土样进行加热，且通过实施采集温度传感器6的输出数据并根据传感器数据对加热带7的功率进行控制，从而达到精确控制土样温度的目的。通过将水管接入弯管23对土样注水，且通过实施采集湿度传感器18的输出数据并根据传感器数据对注水量进行控制，从而达到精确控制土样湿度的目的。

一种参数可控式滑坡蠕变试验土样制作装置在使用时，先通过直线电机A3将顶盖20升起，形成开口。此时在内胆17及底盖16之间形成腔体，将所需土样通过开口放入腔体内，随后启动直线电机A3将顶盖20缓慢下放，通过精度控制压力、温度及含水量可形成最终的土样。土样制作完成后，通过直线电机B10带动底板13向下运动，从而使得底盖16与内胆17脱离，此时再次启动直线电机A3将顶盖20缓慢向下施加压力，此时腔体内的土样便会从腔体下方脱出。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。