一种相似模拟试验平台的加压装置及其使用方法

1.本发明属于岩土工程中试验设备技术领域，具体涉及一种相似模拟试验平台的加压装置及其使用方法。


背景技术：

2.在岩土工程和矿业工程岩石力学的研究方面，研究人员通过相似材料模拟试验再现实际工程中由于人类生产活动对岩土体的变形、破坏以及应力场分布等现象，进而为生产活动和施工提供理论指导。在相似材料模拟试验过程中，往往需要考虑实际工程建/构筑物受到的地应力对岩土体稳定性的影响。在以往的试验中，人们使用液压油缸和钢板、钢筋等装置或材料对试验模型施加外荷载以模拟地应力的影响。由于液压油缸、钢板、钢筋之类物件质量较大，拆卸不便，运搬困难，也无法灵活地提供试验所需的荷载，所能提供的荷载往往为集中荷载，对模拟效果和试验结果有较大的影响。为了克服以上问题，本发明提出了一种巧妙的加压装置及其使用方法。


技术实现要素：

3.本发明的第一目的在于提供一种相似模拟试验平台的加压装置，液体压力和橡胶胎受压均匀变形的均匀性，在通过计算机程序控制为试验模型提供稳定、灵活、均布的外荷载，最终提高相似模拟试验效果和可靠性。
4.本发明的另一目的在于提供一种相似模拟试验平台的加压装置的使用方法，适用于需要考虑稳定、均布、灵活外荷载的二维和三维相似模拟试验。
5.本发明的第一目的是这样的实现的，包括加卸压装置和限压装置，所述加卸压装置置于限压装置内部，所述限压装置包括设置在两侧的限压侧板，设置在限压侧板上端的限压盖板，限压盖板的前后两端分别与两侧的限压侧板固定连接，任一一个限压侧板开设有加压管孔；所述加卸压装置包括加压橡胶胎和加压控制组件，所述加压橡胶胎置于限压盖板和两个限压侧板之间，加压控制组件通过加压管孔与包括加压橡胶胎连通设置。
6.本发明的另一目的是这样的实现的，工作流程包括以下步骤：步骤一：试验工作人员根据适用于本发明的相似模拟实验中选用实验装置；步骤二：将相似模拟试验模型堆筑完毕并养护完成后，使用侧向紧固螺栓把限压侧板与试验台侧帮固定在模型上部位置，限压侧板底边低于试验模型上表面；步骤三：将步骤二安装好试验台侧帮的限压侧板后，把加压橡胶胎铺平在限压侧版中间的试验模型上表面，加压口对准加压管孔；步骤四：完成步骤三中的加压橡胶胎安装后，连接加压管，启动加压设备，对加压橡胶胎进行加压，检查加压橡胶胎是否发生泄漏，如发生泄漏，须及时更换，如未发生泄漏，则关闭加压设备；步骤五：完成步骤四泄露检测后，使用限压盖板紧固螺栓依次将限压盖板固定在限压侧板之上；
步骤六：完成步骤五的固定安装后，启动加压程控计算机和程控液体压缩机；步骤七：对步骤五中启动的加压程控计算机设定试验设计的外荷载强度，开始加压；步骤八：完成步骤七的加压后，待压力达到设计值时，观察液压表，读取数值，与程控计算机显示的压力值作对比，无差异时即可进行相似模拟试验的其他步骤；步骤九：待相似模拟试验进行到不需要外荷载或结束时，使用加压程控计算机进行卸压，直至加压橡胶胎内外压强一致；步骤十：完成步骤九中的卸压后，关闭程控液压压缩机，关闭加压程控计算机，依次拆卸限压盖板和限压侧板，妥善保存以备下次试验使用。
7.本发明的有益效果体现在：1、本发明中，所述加卸压装置包括加压橡胶胎和加压控制组件，所述加压橡胶胎置于限压盖板和两个限压侧板之间，加压控制组件通过加压管孔与包括加压橡胶胎连通设置；通过在限压装置中设置加卸压装置，并通过加压控制组件对加压橡胶胎进行气压控制，加压橡胶胎可承受一定液体压强，可随内部压强增加而发生均匀的膨胀变形，其外表面可承受一定的摩擦损伤，通过充气嘴与加压管连通，通过加压橡胶胎代替现有技术中的液压油缸，使得加压组件质量轻，拆卸、搬运方便，可以灵活地提供试验所需的荷载。
8.2、本发明中，加压控制组件通过程控计算机对程控液体压缩机的控制，精准的提供既定的气压值，并通过液压表对气压输送的液压加压管进行实时的气压检测，使得对气压的控制更加的精准和智能。
9.3、本发明中，通过将限压盖板在限压侧板上端设置有多个，多个所述限压盖板均在限压侧板上端在限压盖板紧固螺栓的作用下和限压侧板固定，以多块限压盖板代替整块的上盖板，减轻了上盖板整块盖在限压侧板上进行取拿时由于质量过大带来的困难，便于后期对可能形变的部分限压盖板进行更换和维护。
10.4、本发明中，通过在限压侧板的两端均设置有试验平台侧帮，压侧板紧固螺栓通过固定限压侧板和相似模拟试验平台侧帮以限制限压侧板的水平位移和竖向位移；加强对多个所述限压侧板之间的安装固定的稳定性。
11.5、本发明中，通过选取本发明中提供的合适尺寸的加压装置，并进行实验前的泄露检测，提高实验的安全性，检查无误后进行加压，袋压力达到设计值时，观察液压表，读取数值，与程控计算机显示的压力值作对比，无差异时即可进行相似模拟试验的其他步骤；其操作简单而有效，方便对其他相似模拟实验的快速便捷的实施，具有组装和拆卸方便、供压稳定、灵活和环保等优点。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
13.图1为本发明加卸压装置结构示意图；图2为本发明限压装置侧视结构示意图；图3为本发明限压装置俯视结构示意图。
14.附图中，1
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加卸压装置，2
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限压装置，3
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限压侧板，4
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限压盖板，5
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加压管孔，6
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加压橡胶胎，7
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加压控制组件，8
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程控计算机，9
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程控液体压缩机，10
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液压加压管，11
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液压表，12
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限压盖板紧固螺栓，13
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试验平台侧帮，14
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限压侧板紧固螺栓。
具体实施方式
15.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
16.需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
17.一种相似模拟试验平台的加压装置，包括加卸压装置1和限压装置2，所述加卸压装置1置于限压装置2内部，所述限压装置2包括设置在两侧的限压侧板3，设置在限压侧板3上端的限压盖板4，限压盖板4的前后两端分别与两侧的限压侧板3固定连接，任一一个限压侧板3开设有加压管孔5；所述加卸压装置1包括加压橡胶胎6和加压控制组件7，所述加压橡胶胎6置于限压盖板4和两个限压侧板3之间，加压控制组件7通过加压管孔5与加压橡胶胎6连通设置；加卸压装置1包括加压橡胶胎6和加压控制组件7，加压橡胶胎6置于限压盖板4和两个限压侧板3之间，加压控制组件7通过加压管孔5与包括加压橡胶胎6连通设置；通过在限压装置2中设置加卸压装置1，并通过加压控制组件7对加压橡胶胎6进行气压控制，加压橡胶胎6可承受一定液体压强，可随内部压强增加而发生均匀的膨胀变形，其外表面可承受一定的摩擦损伤，通过充气嘴与加压管连通，通过加压橡胶胎6代替现有技术中的液压油缸，使得加压组件质量轻，拆卸、搬运方便，可以灵活地提供试验所需的荷载。
18.所述加压控制组件7包括程控计算机8、程控液体压缩机9、液压加压管10和液压表11，程控计算机8与程控液体压缩机9电连接，液压加压管10与程控液体压缩机9的出口端连通设置，所述液压表11设置在液压加压管上；加压控制组件7通过程控计算机8对程控液体压缩机9的控制，精准的提供既定的气压值，并通过液压表11对气压输送的液压加压管10进行实时的气压检测，使得对气压的控制更加的精准和智能；进一步的，所述程控计算机8，为普通工业计算机，具备常规的人机交互、程序安装和读写与运行、数据可视化等功能。
19.所述程控液体压缩机9的压力工作范围为0~5mpa；能够根据程序设定，以稳定速率实现0~5mpa范围内的增压和降压，并且在较小的波动范围内保持一定的液压值。
20.所述液压表11的量程为0~2mpa，所述液压表11的精度为0.01~0.001mpa；根据不同的试验加载强度和精度要求选择安装。
21.所述限压盖板4在限压侧板3上端设置有多个，多个所述限压盖板4均通过限压盖板紧固螺栓12与限压侧板3固定。
22.所述限压侧板3设置有多层，所述加压管孔5置于最下层限压侧板的端部。
23.限压侧板3的两端均设置有试验平台侧帮13，试验平台侧帮13与限压侧板3之间通过限压侧板紧固螺栓14固定连接；限压盖板4通过限压盖板紧固螺栓12与限压侧板3固定；限压盖板4的重力通过限压侧板3传递到相似模拟试验平台的侧帮上，不作用在试验模型上；限压盖板4限定加压橡胶胎6向上的变形，进而使之变形产生的压力向下传递到相似模拟试验模型上；限压盖板4根据试验需要由若干个模块组装构成，以便组装和拆卸，本发明
在此不对限压盖板4做数量限定；限压盖板4的长、宽尺寸可满足二维和三维相似模拟实验需要；限压盖板4在5mpa的竖直荷载下不发生弯曲和拉伸变形。
24.限压侧板3成对使用，根据试验需要选择组装1对或者数对使用；限压侧板3的两端通过限压侧板3紧固螺栓与相似模拟试验平台侧帮13固定，承载其自身重力及其受到的其他部件产生的力；限压侧板3上部通过限压盖板紧固螺栓12与限压盖板4固定；限压侧板3承载限压盖板4和限压盖板紧固螺栓12、以及加压橡胶胎6变形的产生的力；限压侧板3须具有不低限压盖板4的抗弯曲变形强度。
25.所述限压盖板紧固螺栓12与所述限压侧板紧固螺栓14的轴向抗拉强度和径向抗剪强度≥5mpa；限压盖板紧固螺栓12通过固定限压盖板4和限压侧板3，限制限压盖板4在竖直方向上的位移，并限制限压侧板3在水平方向上（主要是y方向）的位移和变形；限压盖板紧固螺栓12的数量需保证限压盖板4可完全组装在限压盖板4之上，数量根据试验模型大小确定并由3~5个的富余；限压盖板紧固螺栓12须具有不低于5mpa的轴向抗拉强度和径向抗剪强度；限压盖板紧固螺栓12的规格和限压侧板紧固螺栓14相同；本发明的任何部件均未限定材料和尺寸，凡是有类似结构组装的加压装置均在权利要求的范围内。
26.一种相似模拟试验平台的加压装置的使用方法，工作流程包括以下步骤：步骤一：试验工作人员根据权利要求1~7在适用于本发明的相似模拟实验中选用实验装置；步骤二：将相似模拟试验模型堆筑完毕并养护完成后，使用侧向紧固螺栓把限压侧板与试验台侧帮固定在模型上部位置，限压侧板底边低于试验模型上表面；步骤三：将步骤二安装好试验台侧帮的限压侧板后，把加压橡胶胎铺平在限压侧版中间的试验模型上表面，加压口对准加压管孔；步骤四：完成步骤三中的加压橡胶胎安装后，连接加压管，启动加压设备，对加压橡胶胎进行加压，检查加压橡胶胎是否发生泄漏，如发生泄漏，须及时更换，如未发生泄漏，则关闭加压设备；步骤五：完成步骤四泄露检测后，使用限压盖板紧固螺栓依次将限压盖板固定在限压侧板之上；步骤六：完成步骤五的固定安装后，启动加压程控计算机和程控液体压缩机；步骤七：对步骤五中启动的加压程控计算机设定试验设计的外荷载强度，开始加压；步骤八：完成步骤七的加压后，待压力达到设计值时，观察液压表，读取数值，与程控计算机显示的压力值作对比，无差异时即可进行相似模拟试验的其他步骤；步骤九：待相似模拟试验进行到不需要外荷载或结束时，使用加压程控计算机进行卸压，直至加压橡胶胎内外压强一致；步骤十：完成步骤九中的卸压后，关闭程控液压压缩机，关闭加压程控计算机，依次拆卸限压盖板和限压侧板，妥善保存以备下次试验使用。
27.本发明的工作原理与工作过程：本发明中，通过在限压装置2中设置加卸压装置1，并通过加压控制组件7对加压橡胶胎6进行气压控制，加压橡胶胎6可承受一定液体压强，可随内部压强增加而发生均匀的膨胀变形，其外表面可承受一定的摩擦损伤，通过充气嘴与加压管连通，通过加压橡胶胎6
代替现有技术中的液压油缸，使得加压组件质量轻，拆卸、搬运方便，可以灵活地提供试验所需的荷载；加压控制组件7通过程控计算机8对程控液体压缩机9的控制，精准的提供既定的气压值，并通过液压表11对气压输送的液压加压管10进行实时的气压检测，使得对气压的控制更加的精准和智能；进一步的，所述程控计算机8，为普通工业计算机，具备常规的人机交互、程序安装和读写与运行、数据可视化等功能。
28.限压盖板4通过限压盖板紧固螺栓12与限压侧板3固定；限压盖板4的重力通过限压侧板3传递到相似模拟试验平台的侧帮上，不作用在试验模型上；限压盖板4限定加压橡胶胎6向上的变形，进而使之变形产生的压力向下传递到相似模拟试验模型上；限压盖板4根据试验需要由若干个模块组装构成，以便组装和拆卸，本发明在此不对限压盖板4做数量限定；限压盖板4的长、宽尺寸可满足二维和三维相似模拟实验需要；限压盖板4在5mpa的竖直荷载下不发生弯曲和拉伸变形；启动的加压程控计算机设定试验设计的外荷载强度，开始加压，待压力达到设计值时，观察液压表，读取数值，与程控计算机显示的压力值作对比，无差异时即可进行相似模拟试验的其他步骤，待相似模拟试验进行到不需要外荷载或结束时，使用加压程控计算机进行卸压，直至加压橡胶胎内外压强一致，完成步骤九中的卸压后，关闭程控液压压缩机，关闭加压程控计算机，依次拆卸限压盖板和限压侧板，妥善保存以备下次试验使用。
29.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。