一种模拟地下工程开挖时岩土单元卸荷的实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种模拟地下工程开挖时岩土单元卸荷的实验装置，特别是一种在简单压力机下就可进行岩土体侧向卸载变形破裂观测的实验装置。
【背景技术】
[0002]现有的地下工程的开挖施工必然会使地下工程岩土体存在一个临空面，造成临空面周围的岩土体因向临空面方向卸载而发生变形、破裂，如这种变形和破裂得不到有效控制，就会造成严重的工程事故和巨大经济损失。因此，地下工程随开挖卸载的变形破裂状况进行观测，然后在此基础上揭示出岩土体的侧向卸载力学行为机制是岩土工程稳定与控制研宄的一大关键问题。然而由于实际地下工程开挖施工中，现场环境恶劣且存在较大的工序干扰，采用现场直接观测的方式存在较大困难且获得数据量有限，因此，在室内进行岩土体试件的侧向卸载实验仍是解决上述问题采用的主要手段。
[0003]目前，室内实验实现岩土体试件的侧向卸载主要有两种方法，第一种是假三轴实验，实验试件为圆柱体，底端固定，顶端施加一个应力σρ，四周则施加一个围压σ P通过减小围压σ d勺方式来实现岩土体的侧向卸载；第二种是真三轴实验，实验试件为长方体，顶面和底面施加一个相等的应力σ i，前后施加一个相等的应力σ 2，左右再施加另一个相等的应力σ 3，通过减小σ 3的方式来实现岩土体的侧向卸载。但这两种方法都存在的问题是:
(I)在对实验机的要求方面，实验机需能施加三个方向上的应力，这就导致实验机结构较为复杂且价格昂贵，推广应用不便；(2)在岩土体变形破裂的观测方面，它们结合传感器、应变片、位移计等常规量测手段，则仅能对岩土体卸载过程中有限几个点的应力、位移或卸载结束后岩土体的最终破裂形态进行观测；而结合CT扫描量测技术虽然能对卸载过程中岩土体的变形破裂状况进行量测，但CT扫描所需设备也较为昂贵且操作不便，此外，CT扫描技术或多或少还会受到实验条件的限制，如压力板不能太厚、试件尺寸不能太大等。因此，当前岩土体侧向卸载实验技术未能有效解决岩土体侧向卸载过程中变形破裂直接观测的问题，特别是在只有简单压力机而没有昂贵的三轴压力实验机和CT扫描设备的实验条件下。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足之处，本实用新型提供一种模拟地下工程开挖时岩土单元卸荷的实验装置，解决在简单压力机下，能保持一个方向上的压力不变，就可对岩土体侧向卸载过程中的变形破裂进行直接观测的问题。
[0005]本实用新型是通过如下技术方案实现的:一种模拟地下工程开挖时岩土单元卸荷的实验装置，它包括后靠支撑板和前靠支撑板，后靠支撑板和前靠支撑板之间通过四个连接杆固定形成机架，在后靠支撑板和前靠支撑板之间靠近后靠支撑板的位置装有透明试件箱，透明试件箱是上面开口的箱体，透明试件箱的两侧装有中空的夹板，中空的夹板之间通过四组螺杆螺母组件组成外围框架，透明试件箱朝向前靠支撑板的一面开口并装有卸载压板，卸载压板朝向前靠支撑板的一端固定有压板接头；所述的前靠支撑板上装有手动卸载装置，手动卸载装置包括手轮、蜗轮蜗杆减速器和螺旋传动机构，螺旋传动机构包括丝杆和螺母，螺母外装有导筒，导筒固定在前靠支撑板的内侧，所述的手轮通过所述的蜗轮蜗杆减速器将运动传递给螺旋传动机构的丝杆；在所述的螺母与压板接头之间连接有负荷传感器，负荷传感器电连接有负荷显示器。
[0006]所述的透明试件箱采用有机玻璃材质，所述的外围框架和连接杆采用钢制。
[0007]所述的连接杆的两端制作成螺纹杆，并通过紧固螺母连接在后靠支撑板和前靠支撑板上。
[0008]本实用新型的有益效果是:本实用新型采用后靠支撑板和前靠支撑板、玻璃箱体结构以及手动卸载装置组成岩土体试件的侧向卸载装置，该装置可在简单压力机下进行直接运用，解决了当前岩土体侧向卸载实验技术未能有效解决岩土体侧向卸载变形破裂直接观测的问题。另外，可结合数码相机和数字照相量测软件实现了对岩土体侧向卸载变形破裂的量测。本实用新型的优点是简单灵活、使用经济、精度高、易于推广；实现了对岩土体侧向卸载变形破裂的直接量测，可用于实际巷道、隧道以及基坑开挖施工引起的岩土体卸载力学效应研宄。
【附图说明】
[0009]下面根据附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0010]图1为本实用新型的结构组成的俯视图。
[0011]图2为本实用新型的结构组成的正视图。
[0012]图3为试件在有机玻璃箱内的俯视图。
[0013]图4为试件在有机玻璃箱内的正视图。
[0014]图5为手轮的示意图。
[0015]图中，1、后靠支撑板，2、透明试件箱，3、外围框架，3-1、螺杆螺母组件，4、卸载压板，5、压板接头，6、负荷传感器，7、螺旋传动机构，7-1、丝杆，7-2、螺母，7-3、导筒，8、连接杆，9、手轮，10、蜗轮蜗杆减速器，11、负荷显示器，12、前靠支撑板。
【具体实施方式】
[0016]如图1、图2所示的一种模拟地下工程开挖时岩土单元卸荷的实验装置，它包括后靠支撑板I和前靠支撑板12，后靠支撑板I和前靠支撑板12之间通过四个连接杆8固定形成机架，在后靠支撑板I和前靠支撑板12之间靠近后靠支撑板I的位置装有透明试件箱2，透明试件箱2是上面开口的箱体，透明试件箱2的两侧装有中空的夹板，中空的夹板之间通过四组螺杆螺母组件3-1组成外围框架3，透明试件箱2朝向前靠支撑板12的一面开口并装有卸载压板4，卸载压板4朝向前靠支撑板12的一端固定有压板接头5 ;所述的前靠支撑板12上装有手动卸载装置，手动卸载装置包括手轮9、蜗轮蜗杆减速器10和螺旋传动机构7，螺旋传动机构7包括丝杆7-1和螺母7-2，螺母7-2外装有导筒7-3，导筒7-3固定在前靠支撑板12的内侧，所述的手轮9通过所述的蜗轮蜗杆减速器10将运动传递给螺旋传动机构7的丝杆7-1 ;在所述的螺母7-2与压板接头5之间连接有负荷传感器6，负荷传感器6电连接有负荷显示器11。
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