用于土工离心模型试验的路堤填筑装置

1.本发明属于土工离心物理模型试验技术领域，尤其涉及一种用于土工离心模型试验的路堤填筑装置。


背景技术：

2.在岩土工程物理模型试验中，在原型应力条件下(离心机运转过程中)实现路堤的填筑模拟一直是一个难以解决的问题。以往的方法是离心机停机之后填筑路堤模型，但是此种方法是在土体内部的力学状态与实际情况不符的情况下进行的，难以真实反映路堤填筑过程对下部地基的影响。
3.综上所述，在土工离心物理模型试验技术领域急需研制一种用于土工离心模型试验的路堤填筑装置，此装置可以在离心机不停机的情况下，完成路堤填筑过程的模拟。


技术实现要素：

4.本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于土工离心模型试验的路堤填筑装置，该装置可以在离心机不停机的情况下，完成路堤模型填筑过程的模拟。
5.本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于土工离心模型试验的路堤填筑装置，包括固定在模型箱上方的砂箱，在所述砂箱内设有与路堤模型尺寸对应的多个分隔仓，所述砂箱的底部为从上至下依次设置的上层孔板、中层孔板和下层孔板，所述上层孔板和所述下层孔板均采用固定结构，所述中层孔板采用推拉滑动结构，所述中层孔板采用液压缸驱动，当所述中层孔板处于初始状态时，所述中层孔板与所述上层孔板和所述下层孔板漏砂孔错开，当所述中层孔板拉出至设定位置时，所述中层孔板与所述上层孔板和所述下层孔板漏砂孔对齐。
6.在所述下层孔板的下方设有与其固接的漏砂网。
7.所述砂箱设有前端板、后端板和左右两侧板，在所述前端板、所述后端板和所述侧板上均设有隔板插槽，所述分隔仓是采用隔板隔开的，所述隔板插装在相应的所述隔板插槽内。
8.所述漏砂网采用压条和螺丝固定在所述下层孔板上。
9.所述下层孔板通过螺栓固定在模型箱上。
10.在所述下层孔板上固定有中层孔板限位销。
11.所述下层孔板和所述中层孔板前端部凸出在所述前端板之外，所述液压缸设置在所述砂箱的前方一侧，所述液压缸通过两根钢丝绳与所述中层孔板的前端部连接，每根所述钢丝绳绕经一个转向滑轮，在所述转向滑轮旁边设有钢丝绳定位销，所述钢丝绳定位销和所述转向滑轮都安装在所述下层孔板上。
12.所述上层孔板嵌装在所述砂箱的底部。
13.所述中层孔板是采用钢材制成的，所述砂箱的其余部件是采用6061t6铝合金材料制成的。
14.在所述前端板的前方设有三脚架，所述三脚架固接在所述前端板和所述下层孔板之间。
15.本发明具有的优点和积极效果是：在高加速度环境中可以实现路堤模型的动态填筑，在离心机不停机的情况下，完成路堤模型填筑过程的模拟。通过在侧板和前后端板上设置若干插槽，可实现箱体内部的多种分隔，从而实现不同高度、不同大小、不同坡度的路堤模型填筑，配合底部不同孔径的筛网，能实现所填筑路堤的高度、坡度和速度的调节。
附图说明
16.图1是本发明安装在模型箱上的三维视图；
17.图2是本发明的三维视图；
18.图3是本发明从下向上看的三维视图；
19.图4是本发明的中层孔板处于初始状态的俯视图；
20.图5是本发明的中层孔板正在拉出的俯视图；
21.图6是本发明的中层孔板拉出至设定位置的俯视图。
22.图中：1、砂箱；1-1、前端板；1-2、上层孔板；1-3、下层孔板；1-4、中层孔板；1-5、中层孔板限位销；1-6、钢丝绳固定孔；1-7、转向滑轮；1-8、钢丝绳定位销；1-9、中隔板；1-10、小隔板；1-11、三脚架；1-12、压条；1-13、后端板；1-14、侧板；2、模型箱；3、液压缸；4、漏砂网。
具体实施方式
23.为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
24.请参阅图1～图6，一种用于土工离心模型试验的路堤填筑装置，包括固定在模型箱2上方的砂箱1，在所述砂箱1内设有与路堤模型尺寸对应的多个分隔仓，所述砂箱1的底部为从上至下依次设置的上层孔板1-2、中层孔板1-4和下层孔板1-3，所述上层孔板1-2和所述下层孔板1-3均采用固定结构，所述中层孔板1-4采用推拉滑动结构，所述中层孔板1-4采用液压缸3驱动，当所述中层孔板1-4处于初始状态时，所述中层孔板1-4与所述上层孔板1-2和所述下层孔板1-3漏砂孔错开，当所述中层孔板1-4拉出至设定位置时，所述中层孔板1-4与所述上层孔板1-2和所述下层孔板1-3漏砂孔对齐。
25.在本实施例中，在所述下层孔板1-3的下方设有与其固接的漏砂网4，用于调整落砂速度。进一步的改进结构为：所述漏砂网4采用压条1-12和螺丝固定在所述下层孔板1-3上，以便于漏砂网4的更换，进而满足漏砂网4孔径的变更和漏砂速度的调整需要。
26.在本实施例中，所述砂箱1设有前端板1-1、后端板1-13和左右两侧板1-14，在所述前端板1-1、所述后端板1-13和所述侧板1-14上均设有隔板插槽；所述分隔仓是采用隔板隔开的，所述隔板插装在相应的所述隔板插槽内，以便于分隔仓的划分和调整。
27.在本实施例中，所述下层孔板1-3通过螺栓固定在模型箱2上，以方便砂箱1的安装位置调整，可使装置灵活安装在模型箱的任意位置。
28.在本实施例中，在所述下层孔板1-3上固定有中层孔板限位销1-5，限制中层孔板1-4的拉出位置，以防拉出长度超出设计长度。
29.在本实施例中，所述下层孔板1-3和所述中层孔板1-4前端部凸出在所述前端板1-1之外，所述液压缸3设置在所述砂箱1的前方一侧，每台所述液压缸3通过两根钢丝绳与所述中层孔板1-4的前端部连接，每根所述钢丝绳绕经一个转向滑轮1-7，在所述转向滑轮1-7旁边设有钢丝绳定位销1-8，所述钢丝绳定位销1-8和所述转向滑轮1-7都安装在所述下层孔板1-4上。所述上层孔板1-3嵌装在所述砂箱1的底部。所述中层孔板1-4是采用钢材制成的，所述砂箱的其他部件是采用6061t6铝合金材料制成的，6061t6铝合金材料的特点是密度小且延展性好。为了加强前端板1-1的结构稳定性，在所述前端板1-1的前方设有三脚架1-11，所述三脚架1-11固接在所述前端板1-1和所述下层孔板1-3之间。
30.下面举例说明本发明的具体应用实例：
31.一种用于土工离心模型试验的路堤填筑装置，包括内侧带有底部水平插槽和垂直隔板插槽的前端板1-1和后端板1-13，所述前端板1-1和后端板1-13通过螺栓与侧板1-14固定起来；在所述前端板1-1、后端板1-13和侧板1-14的内部设有中隔板1-9和小隔板1-10，中隔板1-9和小隔板1-10都包含在本发明的隔板中；在所述前端板1-1、后端板1-13和侧板1-14的底部水平插槽内嵌有上层孔板1-2，在所述上层孔板1-2的下方为可以推拉的中层孔板1-4，在所述中层孔板1-4的下方为下层孔板1-3，所述下层孔板1-3为此装置的底板，在所述下层孔板1-3前部和后部设置有若干直径为18mm的圆孔(固定连接孔)，此圆孔用于跟装置下方的模型箱2进行固定；在所述中层孔板1-4的前端设有直径5mm的钢丝绳连接孔1-6，所述钢丝绳固定孔1-6用于栓接钢丝绳并与液压缸3的前端连接起来；在所述下层孔板1-3的前端设有用于阻挡中层孔板1-4的中层孔板限位销1-5；在所述下层孔板1-3的前端设有钢丝绳转向滑轮1-7，在所述转向滑轮1-7的前部设有使钢丝绳不易脱出转向滑轮1-7的钢丝绳定位销1-8。
32.在所述下层孔板1-3的前端设有用于支撑前端板1-1的三角架1-11；在所述下层孔板1-3的底部设有漏砂网4，所述漏砂网4通过压条1-12固定在下层孔板1-3的底部。
33.所述小隔板1-10可以根据具体要求进行增减数量和调节位置。
34.请参见图1，本发明应用实例的使用方法：
35.一)使用前，根据具体要求选择适当孔径的漏砂网4，并通过压条1-12固定到下层孔板1-3的底部；
36.二)根据具体要求，安装中隔板1-9和小隔板1-10；
37.三)将中层孔板1-4推向砂箱1后侧，此时砂箱1底部的孔为封闭状态；
38.四)在砂箱内按照设计高度要求，倒入所要模拟的试验用砂；
39.五)将砂箱吊装至模型箱2的顶部，并用螺栓固定；
40.六)将液压缸3安装在砂箱的右侧；
41.七)将钢丝绳与中层孔板1-4的前端的圆孔1-6固定起来，并穿过转向滑轮1-7和定位销1-8之间的孔，最后与液压缸3的前端固定起来；
42.八)将模型箱2和路堤填筑装置整体吊入土工离心机，启动离心机到预定加速度，通过控制系统收缩液压缸3的缸杆，将中层孔板1-4拉出，此时砂箱内部的砂会落入模型箱中，完成路堤填筑的模拟试验。
43.尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通
技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。