一种基于采空区相似材料模型桩试验装置的制作方法

1.本实用新型属于模型桩试验技术领域，特别是涉及一种基于采空区相似材料模型桩试验装置。


背景技术：

2.采空区相似材料模型桩试验主要用于模拟岩土开采、隧道挖掘、矿物开采、有色金属开采、煤炭开采等岩土层变化的试验过程；通过加载千斤顶，可实现岩土应力的模拟试验；在试验过程中可通过填充不同相似材料，模拟各类复杂的岩土环境；正面大面积观察窗能够更好的观察，记录试验过程中各类变化；采用自平衡设计理念，安装时无需反力地槽。
3.当试验过程中需要对待测半圆弧桩进行测试时，由于待测半圆弧桩的直径大小是不同的，因此，需要对其进行一定的夹持支撑，防止其在试验过程中发生一定的倾斜而影响其最终的试验结果，增加了试验人员的工作时间；另外，当试验人员需要进行相似材料模型桩试验时，对于现有的相似材料模型桩试验装置来说，其安装及拆除过程较为繁琐，给试验人员带来了不同程度上的麻烦，怎加了试验人员的工作程度，不具有一定的试验操作的简便和通用性。为此，我们设计了一种基于采空区相似材料模型桩试验装置，用以解决上述中所出的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种基于采空区相似材料模型桩试验装置，通对过模型箱组件、前挡组件、龙门框架组件、试样组件和滑轮组组件，解决了现有的试验过程中不能满足不同直径大小的待测半圆弧桩的支撑验，增加了试验人员的工作时间，以及安装及拆除过程的繁琐，给试验人员带来了不同程度上的麻烦，增加了试验人员的工作程度，不具有一定的试验操作的简便和通用性的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
6.本实用新型为一种基于采空区相似材料模型桩试验装置，包括模型箱组件、前挡组件、龙门框架组件、试样组件和滑轮组组件；所述前挡组件位于模型箱组件上且两者之间通过固定螺栓固定连接；所述龙门框架组件位于模型箱组件顶部且两者之间滑动配合；所述试样组件位于龙门框架组件底部且两者之间通过固定螺栓固定连接；所述滑轮组组件位于前挡组件顶部且两者之间滑动配合。
7.所述滑轮组组件包括有滑动架；所述滑动架顶部固定有对称的两限位转动板；所述滑动架内顶部固定有对称的两限位转动板；两所述限位转动板之间对称固定有两滑杆；两所述限位转动板之间贯穿螺纹转动配合有双向丝杆；所述双向丝杆周侧面螺纹转动连接有对称的两移动板；所述移动板顶部滑动配合有滑板；所述滑板一侧与移动板一侧连接有伸缩杆；所述滑板另一侧固定有长板条；所述长板条一侧面转动配合有滑动滚轮。
8.进一步地，所述模型箱组件包括有工作台板；所述工作台板顶部固定有若干固定柱；所述工作台板顶部连接有两对称的第一模块化侧挡板；所述工作台板顶部对称连接有
两对称的第二模块化侧挡板；所述第一模块化侧挡板底部与固定柱卡接且两者通过螺母螺纹连接；所述第二模块化侧挡板底部与固定柱卡接且两者通过螺母螺纹连接；所述第二模块化侧挡板与述第一模块化侧挡板通过固定螺栓固定连接。
9.进一步地，所述工作台板顶部位于两对称的第一模块化侧挡板之间滑动连接有模块化后挡板；所述模块化后挡板为可拆卸模块；所述第一模块化侧挡板顶部对称固定有两滑动轨道。
10.进一步地，所述前挡组件包括有套网前挡板架；所述套网前挡板架内部设置有高强度钢化玻璃；所述套网前挡板架顶部开设有若干第一固定孔。
11.进一步地，所述龙门框架组件包括有对称的两立柱；所述立柱相对两侧面均滑动配合有横梁；所述横梁与立柱通过固定螺栓固定连接。
12.进一步地，两所述横梁顶部滑动配合有第一支撑板；两所述横梁底部滑动配合有第二支撑板；所述第一支撑板与第二支撑板贯穿固定有千斤顶；所述千斤顶底部固定有高精度轮辐传感器；所述高精度轮辐传感器底部固定有第一法兰盘；所述第一支撑板与第二支撑板之间通过固定螺栓相连接。
13.进一步地，两所述立柱底部对称开设有滑动槽；所述滑动槽与滑动轨道滑动连接；所述立柱底部与第一模块化侧挡板顶部通过固定螺栓连接。
14.进一步地，所述试样组件包括有固定第二法兰盘；所述第二法兰盘底部固定有半圆弧桩；所述半圆弧桩一端连接有小型力值传感器。
15.进一步地，所述滑动架底部开设有若干第二固定孔；所述滑动架一侧固定有驱动电机；所述驱动电机输出轴固定有驱动齿轮；所述双向丝杆一端固定有从动齿轮；所述从动齿轮与驱动齿轮相啮合；所述第二固定孔与第一固定孔通过固定螺栓固定连接。
16.本实用新型具有以下有益效果：
17.1、本实用新型通过启动驱动电机，使得双向丝杆转动时，带着移动板连同着滑板，以及长板条一起移动，当移动板连同着滑板，以及长板条一起移动时，启动伸缩杆，使得移动板移动，并最终使得长板条上的滑动滚轮与半圆弧桩弧面相接触，实现了对不同直径大小的待测半圆弧桩支撑，防止了试验过程中待测半圆弧桩的倾斜。
18.2、本实用新型通过设置的模型箱组件、前挡组件、龙门框架组件、试样组件和滑轮组组件，实现并保证试验操作简便和通用性，方便了试验装置的拆除与安装。
19.当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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。
21.图1为本实用新型的一种基于采空区相似材料模型桩试验装置的结构示意图。
22.图2为本实用新型的一种基于采空区相似材料模型桩试验装置的正视图。
23.图3为模型箱组件的结构示意图。
24.图4为前挡组件的结构示意图。
25.图5为龙门框架组件的结构示意图。
26.图6为试样组件的结构示意图。
27.图7为滑轮组组件的结构示意图。
28.图8为图7中a处的放大示意图。
29.图9为图7中b处的放大示意图。
30.图10为图7中c处的放大示意图。
31.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
32.1-模型箱组件，2-前挡组件，3-龙门框架组件，4-试样组件，5-滑轮组组件，101-工作台板，102-固定柱，103-第一模块化侧挡板，104-第二模块化侧挡板，105-模块化后挡板，106-滑动轨道，201-套网前挡板架，202-高强度钢化玻璃，203-第一固定孔，301-立柱，302-横梁，303-第一支撑板，304-第二支撑板，305-千斤顶，306-高精度轮辐传感器，307-第一法兰盘，308-滑动槽，401-第二法兰盘，402-半圆弧桩，403-小型力值传感器，501-滑动架，502-限位转动板，503-滑杆，504-双向丝杆，505-移动板，506-滑板，507-伸缩杆，508-长板条，509-滑动滚轮，510-第二固定孔，511-驱动电机，512-驱动齿轮，513-从动齿轮。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.请参阅图1-10所示，本实用新型为一种基于采空区相似材料模型桩试验装置，包括模型箱组件1、前挡组件2、龙门框架组件3、试样组件4和滑轮组组件5；前挡组件2位于模型箱组件1上且两者之间通过固定螺栓固定连接；龙门框架组件3位于模型箱组件1顶部且两者之间滑动配合；试样组件4位于龙门框架组件3底部且两者之间通过固定螺栓固定连接；滑轮组组件5位于前挡组件2顶部且两者之间滑动配合；
35.滑轮组组件5包括有滑动架501；滑动架501顶部固定有对称的两限位转动板502；滑动架501内顶部固定有对称的两限位转动板502；两限位转动板502之间对称固定有两滑杆503；两限位转动板502之间贯穿螺纹转动配合有双向丝杆504；双向丝杆504周侧面螺纹转动连接有对称的两移动板505；移动板505顶部滑动配合有滑板506；滑板506一侧与移动板505一侧连接有伸缩杆507；滑板506另一侧固定有长板条508；长板条508一侧面转动配合有滑动滚轮509；当需要对待测半圆弧桩402进行试验时，调整立柱301相对两侧面滑动配合的两横梁302置立柱301的最上方，然后通过固定螺栓将其固定在龙门框架组件3最上方，将第二固定孔510与第一固定孔203通过固定螺栓固定连接，使得前挡组件2连接在前挡组件2上，启动驱动电机511，因从动齿轮513与驱动齿轮512相啮合，所以当双向丝杆504转动时，会带着移动板505连同着滑板506，以及长板条508一起移动，当移动板505连同着滑板506，以及长板条508一起移动时，启动伸缩杆507，使得移动板505移动，并最终使得长板条508上的滑动滚轮509与半圆弧桩402弧面相接触，启动千斤顶305，使得试验数据经半圆弧桩402一端连接的小型力值传感器403传入计算机软件中储存，实现了对不同直径大小的待测半圆弧桩402支撑，防止了试验过程中待测半圆弧桩402的倾斜。
36.其中，模型箱组件1包括有工作台板101；工作台板101顶部固定有若干固定柱102；工作台板101顶部连接有两对称的第一模块化侧挡板103；工作台板101顶部对称连接有两对称的第二模块化侧挡板104；第一模块化侧挡板103底部与固定柱102卡接且两者通过螺母螺纹连接；第二模块化侧挡板104底部与固定柱102卡接且两者通过螺母螺纹连接；第二模块化侧挡板104与述第一模块化侧挡板103通过固定螺栓固定连接；将第一模块化侧挡板103底部与固定柱102通过螺母螺纹连接，第二模块化侧挡板104底部与固定柱102通过螺母螺纹连接，第二模块化侧挡板104与述第一模块化侧挡板103通过固定螺栓固定连接，使得模型箱组件1构成一个箱体式结构，方便试验的进行，模拟了岩土开采、隧道挖掘、矿物开采、有色金属开采、煤炭开采等岩土层变化的试验过程。
37.其中，工作台板101顶部位于两对称的第一模块化侧挡板103之间滑动连接有模块化后挡板105；模块化后挡板105为可拆卸模块；第一模块化侧挡板103顶部对称固定有两滑动轨道106；通过移动模块化后挡板105，使得模型箱组件1的可试验区域根据不同的待测模型桩试件去发生改变。
38.其中，前挡组件2包括有套网前挡板架201；套网前挡板架201内部设置有高强度钢化玻璃202；套网前挡板架201顶部开设有若干第一固定孔203；当试验进行时试验人员可通过高强度钢化玻璃202，方便观察模型箱组件1中的待测模型桩试件的情况。
39.其中，龙门框架组件3包括有对称的两立柱301；立柱301相对两侧面均滑动配合有横梁302；横梁302与立柱301通过固定螺栓固定连接；通过调整立柱301相对两侧面滑动配合的两横梁302，将调整过后的两横梁302通过固定螺栓，将其固定在龙门框架组件3中。
40.其中，两横梁302顶部滑动配合有第一支撑板303；两横梁302底部滑动配合有第二支撑板304；第一支撑板303与第二支撑板304贯穿固定有千斤顶305；千斤顶305底部固定有高精度轮辐传感器306；高精度轮辐传感器306底部固定有第一法兰盘307；第一支撑板303与第二支撑板304之间通过固定螺栓相连接；将第一支撑板303和第二支撑板304在横梁302移动到相对应的位置，并通过固定螺栓将第一支撑板303与第二支撑板304连接在龙门框架组件3，当进行相似材料模型桩试验时，将试样组件4从龙门框架组件3中拆除，启动千斤顶305，使得试验数据经高精度轮辐传感器306传入计算机软件中储存。
41.其中，两立柱301底部对称开设有滑动槽308；滑动槽308与滑动轨道106滑动连接；立柱301底部与第一模块化侧挡板103顶部通过固定螺栓连接；通过滑动槽308与滑动轨道106之间的滑动连接，使得龙门框架组件3在模型箱组件1上滑动，当滑动到相对应的位置时，通过固定螺栓将龙门框架组件3固定在模型箱组件1，防止试验过程中龙门框架组件3发生倾斜。
42.其中，试样组件4包括有固定第二法兰盘401；第二法兰盘401底部固定有半圆弧桩402；半圆弧桩402一端连接有小型力值传感器403；将第二法兰盘401与第一法兰盘307之间通过固定螺栓固定，使得试样组件4连接在前挡组件2上。
43.其中，滑动架501底部开设有若干第二固定孔510；滑动架501一侧固定有驱动电机511；驱动电机511输出轴固定有驱动齿轮512；双向丝杆504一端固定有从动齿轮513；从动齿轮513与驱动齿轮512相啮合；第二固定孔510与第一固定孔203通过固定螺栓固定连接；将第二固定孔510与第一固定孔203通过固定螺栓固定连接，使得前挡组件2连接在前挡组件2上，启动驱动电机511，因从动齿轮513与驱动齿轮512相啮合，所以当双向丝杆504转动
时，会带着移动板505连同着滑板506，以及长板条508一起移动，使得长板条508上的滑动滚轮509与半圆弧桩402弧面相接触，防止了试验过程中待测半圆弧桩402的倾斜。
44.本实施例的一个具体应用为：
45.当需要对待测半圆弧桩402进行试验时，调整立柱301相对两侧面滑动配合的两横梁302置立柱301的最上方，然后通过固定螺栓将其固定在龙门框架组件3最上方，启动驱动电机511，因从动齿轮513与驱动齿轮512相啮合，所以当双向丝杆504转动时，会带着移动板505连同着滑板506，以及长板条508一起移动，当移动板505连同着滑板506，以及长板条508一起移动时，启动伸缩杆507，使得移动板505移动，并最终使得长板条508上的滑动滚轮509与半圆弧桩402弧面相接触，启动千斤顶305，使得试验数据经半圆弧桩402一端连接的小型力值传感器403传入计算机软件中储存，另外当进行相似材料模型桩试验时，将试样组件4从龙门框架组件3中拆除，启动千斤顶305，使得试验数据经高精度轮辐传感器306传入计算机软件中储存，实现了对不同直径大小的待测半圆弧桩402支撑，防止了试验过程中待测半圆弧桩402的倾斜。
46.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
47.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。