一种岩土工程立体综合模拟试验台的制作方法

本发明涉及岩土工程试验技术领域，特别涉及一种岩土工程立体综合模拟试验台。

背景技术：

随着我国经济的繁荣与发展，各种建筑工程如雨后春笋般拔地而起，在各种土建工程中，岩土工程占有十分重要的地位。

岩土体是自然界的产物，其形成过程、物质成分以及工程特性是极为复杂的，并且随受力状态、应力历史，加载速率和排水条件等的不同而变得更加复杂。所以，在进行各类工程项目设计和施工之前，必须对工程项目所在场地的岩土体进行试验，以充分了解和掌握岩土体的物理和力学性质，从而为场地岩土工程条件的正确评价提供必要的依据。

然而现有的岩土工程模拟试验台，基本在五个面上进行力的加载，而且试验项目比较单一，耗费能源及人力物力，如何开发一款试验台能够对岩土体进行多项试验，同时节约能源，是岩土工程模拟试验亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明提供一种岩土工程立体综合模拟试验台，可以解决现有技术中的上述问题。

本发明提供了一种岩土工程立体综合模拟试验台，包括：模型箱和加载装置，所述模型箱包括：水平底板、左侧板、后侧板、前侧板、右侧板和上侧板，所述水平底板位于水平混凝土地面上，水平底板、左侧板和后侧板一体成型，前侧板或右侧板的下部设有可开合的门板，水平底板的前侧纵向设有两条平行的第一滑槽板，水平底板的右侧横向设有两条平行的第二滑槽板，第一滑槽板和第二滑槽板上均设有滑槽，且滑槽延伸至水平底板上，前侧板和右侧板的底部均设有与滑槽匹配连接的滑块，上侧板上可拆卸设有振动电机，所述前侧板、右侧板和上侧板分别与加载装置连接。

所述加载装置包括：左侧墙、后侧墙、右侧墙、前侧墙、横梁、多个伸缩杆、第一液压油缸、第二液压油缸、第一底座和多块配重块；左侧墙紧靠左侧板位于左侧板的左侧，后侧墙紧靠后侧板位于后侧板的后侧，右侧墙位于右侧板的右侧，右侧墙位于第二滑槽板的外部，右侧墙与右侧板之间设有至少一个第一液压油缸，第一液压油缸的一端与第一底座铰接，第一底座固定在右侧板上，第一液压油缸的另一端通过第二底座铰接在右侧墙上，前侧墙位于前侧板的前方，前侧墙位于第一滑槽板的前侧，前侧墙与前侧板之间设有至少一个第二液压油缸，第二液压油缸的一端与第三底座铰接，第三底座固定在前侧板上，第二液压油缸的另一端通过第四底座铰接在前侧墙上，横梁横跨在左侧墙和右侧墙之间，位于模型箱的正上方，多个伸缩杆的上端通过固定座与横梁的底部固定连接，多个伸缩杆的下端分别通过连接板与上侧板的顶部固定连接，多块配重块可拆卸设置在上侧板上。

所述水平底板靠近后侧板处设有第一导水槽，水平底板靠近左侧板处设有第二导水槽，第一导水槽和第二导水槽相连通。

所述水平底板上铺设有土工布，土工布覆盖第一导水槽、第二导水槽和滑槽。

所述水平底板、左侧板、后侧板、前侧板、右侧板和上侧板均为钢板。

所述左侧墙、后侧墙、右侧墙和前侧墙的外侧均设有加强固定块，加强固定块上均设有多个螺栓固定孔，螺栓固定孔内均设有固定螺栓。

所述左侧墙、后侧墙、右侧墙、前侧墙和横梁均为钢筋混凝土制成。

所述滑槽的截面为半圆形，所述滑块为圆球体。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过可开合的门板，在试验过程中，从岩土模型下部挖出岩土材料，通过埋设在岩土模型中的压力传感器和位移传感器观察岩土模型中岩土层的压力和位移，从而能够模拟岩土体下部开挖对上方岩土造成的影响。

本发明通过在上侧板上设置振动电机，使得试验台能够模拟岩土层上方振动或间歇性振动或以一定的频率振动时，对下方岩土层造成的压力和位移的影响。

本发明通过在水平底板的两侧设置第一滑槽板和第二滑槽板，前侧板和右侧板分别通过滑块在滑槽中滑动，从而可以减少由于前侧板和右侧板与水平底板之间产生摩擦力对水平方向作用力的影响，节约能源，同时提高试验的准确性，通过前侧板、右侧板和上侧板三个面进行力的加载，能够反映整个岩土体的受力及内部运动情况，节约能源。

综上，本发明能够实现多项岩土工程试验，结构简单，节约能源。

附图说明

图1为本发明提供的一种岩土工程立体综合模拟试验台的结构示意图。

图2为本发明提供的一种岩土工程立体综合模拟试验台中模型箱的内部结构示意图。

附图标记说明：

1-水平底板，2-左侧板，3-后侧板，4-前侧板，5-右侧板，6-门板，7-第一滑槽板，8-左侧墙，9-后侧墙，10-右侧墙，11-横梁，12-伸缩杆，13-加强固定块，14-固定螺栓，15-第一液压油缸，16-第一底座，17-配重块，18-第一导水槽，19-土工布。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例一

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种岩土工程立体综合模拟试验台，包括模型箱和加载装置，所述模型箱包括：水平底板1、左侧板2、后侧板3、前侧板4、右侧板5和上侧板，所述水平底板1位于水平混凝土地面上，水平底板1、左侧板2和后侧板3一体成型，自成一角，方便试验人员用相应的岩土模拟材料制作岩土工程模型，使用方便，前侧板4或右侧板5的下部设有可开合的门板6，在试验过程中，通过打开门板6，从岩土模型下部挖出岩土材料，通过埋设在岩土模型中的压力传感器和位移传感器观察岩土模型中岩土层的压力和位移，从而能够模拟岩土体下部开挖对上方岩土造成的影响，水平底板1的前侧纵向设有两条平行的第一滑槽板7，水平底板1的右侧横向设有两条平行的第二滑槽板，第一滑槽板7和第二滑槽板上均设有滑槽，且滑槽延伸至水平底板1上，前侧板4和右侧板5的底部均设有与滑槽匹配连接的滑块，前侧板4和右侧板5分别通过滑块在滑槽中滑动，从而可以忽略由于前侧板4和右侧板5与水平底板1之间产生的摩擦力对水平方向作用力的影响，节约能源，同时提高试验的准确性，上侧板上设有振动电机，振动电机，使得试验台能够模拟岩土层上方振动或间歇性振动或以一定的频率振动，对下方岩土层造成的压力或位移的影响，所述前侧板4、右侧板5和上侧板分别与加载装置连接，由于力的作用是相反的，因此通过三个面进行力的加载，能够反映整个岩土体的受力内部运动情况，节约能源。

实施例二

在实施例一的基础上，本实施例所述的加载装置包括：左侧墙8、后侧墙9、右侧墙10、前侧墙、横梁11、多个伸缩杆12、第一液压油缸15、第二液压油缸、第一底座16和多块配重块17；左侧墙8紧靠左侧板2位于左侧板2的左侧，后侧墙9紧靠后侧板3位于后侧板3的后侧，通过左侧墙8和后侧墙9与左侧板2和后侧板3紧靠，使得左侧墙8和后侧墙9与左侧板2和后侧板3共同承担水平方向和倾斜方向的压力，而且与现有试验台相比，大大节省了试验台的占地面积，右侧墙10位于右侧板5的右侧，右侧墙10位于第二滑槽板的外部，右侧墙10与右侧板5之间设有至少一个第一液压油缸15，第一液压油缸15的一端与第一底座16铰接，第一底座16固定在右侧板5上，第一液压油缸15的另一端通过第二底座铰接在右侧墙10上，前侧墙位于前侧板4的前方，位于第一滑槽板7的前侧，前侧墙与前侧板4之间设有至少一个第二液压油缸，第二液压油缸的一端与第三底座铰接，第三底座铰接在前侧板4上，第二液压油缸的另一端通过第四底座铰接在前侧墙上，通过至少个第一液压油缸15与右侧墙10和右侧板5铰接，第一液压油缸15的数量与右侧板5的面积有关，右侧板5的面积越大，第一液压油缸15数量越多，通过铰接连接，能够实现第一液压油缸15对右侧板5施加水平压力和倾斜压力，通过多个第二液压油缸与前侧墙和前侧板4铰接，能够通过第二液压油缸对前侧板4施加水平压力和倾斜压力，从而能够模拟岩土体在不同侧面受到倾斜方向和水平方向施加的压力后内部承受的压力及岩土层的移动情况，当岩土模型为右侧坡面或前侧坡面时，能够模拟坡面承受的垂直压力时，内部的受力及岩土移动情况，使用方便，对于斜坡施工具有指导意义，横梁11横跨在左侧墙8和右侧墙10之间，位于模型箱的正上方，多个伸缩杆12的上端通过固定座与横梁11的底部固定连接，多个伸缩杆12的下端分别通过连接板与上侧板的顶部固定连接，多块配重块17可拆卸设置在上侧板上，通过多个伸缩杆12和多块配重块17模拟岩土模型在受到上部的不同压力时，内部的受力及岩土移动情况。

实施例三

在实施例一与实施例二的基础上，本实施例所述的水平底板1靠近后侧板3处设有第一导水槽18，水平底板1靠近左侧板2处设有第二导水槽，第一导水槽18和第二导水槽相连通，第一导水槽18和第二导水槽能够在岩土模型中设置水层后，在水层受压下，水流出时能够沿第一导水槽18和第二导水槽排出，避免水沉积在底部对底部岩土材料造成较大影响，从而影响试验的准确性和可靠性。

如图2所示，所述水平底板1上铺设有土工布19，土工布19覆盖第一导水槽18、第二导水槽和滑槽，土工布避免在岩土模型制作的过程中，第一导水槽18和第二导水槽和滑槽被岩土材料填充导致，无法进行正常排水或者前侧板4和右侧板5无法运动对岩土体进行力的加载，同时土工布只透水不透岩土，避免岩土顺着水流流走，影响试验的准确性和可靠性。

所述水平底板1、左侧板2、后侧板3、前侧板4、右侧板5和上侧板均为钢板，钢板耐力性好，能够反复使用，使得模拟试验台经济耐用。

所述左侧墙8、后侧墙9、右侧墙10和前侧墙的外侧均设有加强固定块13，加强固定块13能够增强左侧墙8、后侧墙9、右侧墙10和前侧墙的稳固性，避免由于施加压力造成墙体倒塌，加强固定块13上均设有多个螺栓固定孔，螺栓固定孔内均设有固定螺栓14，通过固定螺栓14与多个螺栓固定孔对加强固定块13进行固定，提升了试验台的稳固性。

所述左侧墙8、后侧墙9、右侧墙10、前侧墙和横梁11均为钢筋混凝土制成，钢筋混凝土结实耐用，经济实用。

所述滑槽的截面为半圆形，所述滑块为圆球体，圆球体滑块和半圆形截面滑槽能够满足试验台在斜坡模拟加载时后侧板3或前侧板4能够与水平底板1倾斜连接，而且接触面积更小，减少了后侧板3或前侧板4与水平底板1之间的摩擦力，使用方便。

本发明所用的试验系统包括：埋设在岩土模型中的多个压力传感器和多个位移传感器，多个压力传感器和多个位移传感器分别通过导线穿过门板上设置的引线槽与设置在模型箱外部的和监控控制系统连接，加载装置连接监控控制，监控控制系统包括可编程逻辑控制器plc和显示器。

本发明能够模拟岩土体在下部开挖时，上部振动时，上部施加压力时，右侧施加水平压力和倾斜压力，前侧施加水平压力和倾斜压力时岩土模型内部的压力和岩土移动情况，岩土模型中可以设置水层，岩土模型还可以设置为斜坡均可进行试验，试验准确性高，稳定性高。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。