一种三维土拱效应的试验装置

1.本实用新型涉及土拱效应技术领域，尤其涉及一种三维土拱效应的试验装置。


背景技术：

2.在土力学领域，土拱是用来描述应力转移的一种现象，这种应力转移是通过土体抗剪强度的发挥而实现的。土拱作用是指支撑刚度较大而围护结构刚度较小，墙后土压力局部增大的现象。局部土体产生移动，而其余部分保持原来的位置不动，土中的这种相对运动受到土体抗剪强度的阻抗，使移动部分土体的压力减小，而不动部分上的压力增加。土层中的拱作用的产生与拱结构物不一样，拱结构是把材料制成拱形状，在荷载作用下发挥其承受压力的作用；而土拱有其自身的形成过程:在荷载或自重的作用下，土体发生压缩和变形，从而产生不均匀沉降，致使土颗粒间产生互相“楔紧”的作用，于是在一定范围土层中产生“拱效应”。由于土拱效应的存在，使得围护结构后的主动土压力产生重分布。值得注意的是，土体中除了竖向存在土拱效应外，水平方向同样存在着土拱效应。合理利用竖向及水平向的土拱效应可使土体的应力重分布向对工程有利的方向发展，充分利用土体自身的抗变形能力。
3.目前的土拱效应试验装置，在进行试验操作时，操作较为繁琐，无法做到同时对四个螺纹杆进行驱动，使得在进行试验时，由于活动门上升和下降不一致导致试验结果不准确的情况，为此我们提出一种三维土拱效应的试验装置来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在在进行试验操作时，操作较为繁琐，无法做到同时对四个螺纹杆进行驱动，使得在进行试验时，由于活动门上升和下降不一致导致试验结果不准确的情况的问题，而提出的一种三维土拱效应的试验装置。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种三维土拱效应的试验装置，包括底座，以及固定连接在所述底座顶部的十字槽架，所述底座上安装有驱动机构；
7.所述十字槽架的顶部固定连接有模型箱，所述模型箱的内部安装有土压力盒，所述底座的顶部转动连接有螺纹杆，所述螺纹杆的外侧壁通过螺纹连接有活动门，所述活动门靠近所述模型箱的一端固定连接有挡板，所述螺纹杆的外侧壁固定连接有传动齿轮，所述底座的内侧壁开设有转动槽。
8.优选地，所述驱动机构包括与所述底座转动连接的转轴，所述转轴的一端转动连接有把手，所述转轴的外侧壁固定连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮的外侧壁相啮合有齿圈，所述齿圈的顶部固定连接有转动圈。
9.优选地，所述螺纹杆的顶部与所述模型箱顶端的底部转动连接，所述挡板的外侧壁与所述十字槽架的内侧壁滑动连接，所述挡板靠近所述模型箱的一侧与所述模型箱的外侧壁相贴合。
10.优选地，所述转轴贯穿所述底座的侧壁并延伸至所述把手的端部，所述转轴的另一端与所述十字槽架的外侧壁转动连接。
11.优选地，所述转动圈的外圈与所述转动槽的内侧壁转动连接，所述转动圈的内圈与所述传动齿轮的外侧壁相啮合。
12.优选地，所述螺纹杆沿所述底座的中轴线呈环形阵列设置，所述活动门沿所述底座的中轴线呈环形阵列设置。
13.相比现有技术，本实用新型的有益效果为：
14.1、本实用新型通过驱动机构、传动齿轮、螺纹杆、模型箱、活动门和挡板的配合使用，在进行试验时，通过驱动驱动机构工作，带动传动齿轮转动，通过螺纹杆带动活动门上下移动，使得挡板上下移动，从而使得模型箱内的土压力盒检测到土拱效应的数据，操作简便快捷，节约了调节挡板的时间，减轻了人员的负担，并且移动过程缓慢，提高了检测土拱效应的准确性。
15.2、本实用新型通过驱动机构、传动齿轮和螺纹杆的配合使用，在进行试验时，通过转动把手带动转轴转动，进而通过驱动齿轮带动齿圈转动，齿圈的转动将会带动转动圈转动，使得转动圈同时带动四个传动齿轮转动，进而带动四个螺纹杆转动，使得四个活动门同时上下移动，操作简便快捷，并且移动过程平稳，保证了检测数据的准确性，方便人员使用。
附图说明
16.图1为本实用新型提出的一种三维土拱效应的试验装置的三维立体结构示意图；
17.图2为本实用新型提出的一种三维土拱效应的试验装置的三维立体剖视结构示意图；
18.图3为本实用新型提出的一种三维土拱效应的试验装置的主要结构三维立体局部剖视结构示意图；
19.图4为本实用新型提出的一种三维土拱效应的试验装置的图2中a处放大结构示意图。
20.图中：1、底座；2、十字槽架；3、模型箱；4、土压力盒；5、把手；6、转轴；7、驱动齿轮；8、齿圈；9、转动圈；10、传动齿轮；11、螺纹杆；12、活动门；13、挡板；14、转动槽。
具体实施方式
21.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。
22.参照图1-4，一种三维土拱效应的试验装置，包括底座1，以及固定连接在底座1顶部的十字槽架2，底座1上安装有驱动机构；
23.十字槽架2的顶部固定连接有模型箱3，模型箱3的内部安装有土压力盒4，底座1的顶部转动连接有螺纹杆11，螺纹杆11的外侧壁通过螺纹连接有活动门12，活动门12的数量为四个，活动门12靠近模型箱3的一端固定连接有挡板13，螺纹杆11的外侧壁固定连接有传动齿轮10，底座1的内侧壁开设有转动槽14；
24.通过上述结构的设置，使得在试验时操作简便快捷，节约了调节挡板13的时间，减
轻了人员的负担，并且移动过程缓慢，提高了检测土拱效应的准确性。
25.其中，驱动机构包括与底座1转动连接的转轴6，转轴6的一端转动连接有把手5，转轴6的外侧壁固定连接有驱动齿轮7，驱动齿轮7的外侧壁相啮合有齿圈8，齿圈8的顶部固定连接有转动圈9。
26.其中，螺纹杆11的顶部与模型箱3顶端的底部转动连接，挡板13的外侧壁与十字槽架2的内侧壁滑动连接，挡板13靠近模型箱3的一侧与模型箱3的外侧壁相贴合；
27.通过上述结构的设置，使得四个活动门12同时上下移动，操作简便快捷，并且移动过程平稳，保证了检测数据的准确性，方便人员使用。
28.其中，转轴6贯穿底座1的侧壁并延伸至把手5的端部，转轴6的另一端与十字槽架2的外侧壁转动连接。
29.其中，转动圈9的外圈与转动槽14的内侧壁转动连接，转动圈9的内圈与传动齿轮10的外侧壁相啮合。
30.其中，螺纹杆11沿底座1的中轴线呈环形阵列设置，活动门12沿底座1的中轴线呈环形阵列设置，螺纹杆11的数量为四个。
31.本实用新型中，在进行试验时，正向转动把手5带动转轴6转动，使得驱动齿轮7带动齿圈8转动，进而使得转动圈9在转动槽14内转动，使得四个传动齿轮10同时带动螺纹杆11转动，进而带动活动门12向上移动，使得挡板13的顶部侧壁与模型箱3的外侧壁相贴合，然后在模型箱3的内部放置多个土压力盒4，放置完成后将不同颜色的试验土体按照分层击实的方式放置在模型箱3内，便可启动多个土压力盒4采集初始应力数据，即土层在自重作用下施加于活动门12和模型箱3底面上的应力值，然后便可反向转动把手5带动转轴6转动，使得驱动齿轮7带动齿圈8转动，进而使得转动圈9在转动槽14内转动，使得四个传动齿轮10同时带动螺纹杆11转动，进而带动活动门12向下移动，并在移动的过程中记录土压力盒4的数值变化以及带色土层的形变情况，然后根据数值和形变情况对土拱效应进行分析。
32.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。