一种可观测式振动模型箱及模型堆制方法

本发明涉及地震下边坡稳定性研究，具体涉及一种可观测式振动模型箱及模型堆制方法。

背景技术：

1、振动台试验是室内模拟边坡在地震作用下变形-破坏-失稳-运动的有效手段，模型箱与振动台台面紧密相连，是接受模拟地震波扰动的直接对象，相似材料经配置好后在模型箱内部依照实验模型的结构进行堆置，堆置好的模型经过模型箱的带动成为间接的受震对象。

2、模型箱的力学强度和抗变形性能影响着试验模型变形破坏的准确性，不同结构的模型箱具有不同的功能，结构设计应与实验者关注对象相对应。

3、模型从变形到完全破坏的过程对于反演原始边坡的这种行为是相当重要的，现阶段大量学者通过加速度计，土压力盒，孔隙水压力传感器等埋入式传感器监测模型各个变形破坏阶段的动力响应；然而，由于传统的模型箱大多数侧板四面均为钢板或者存在用钢架外侧加固的塑料板，非接触式观测显得并不便捷，因此不少学者选择通过坡面或者坡顶的观测来说明一些问题，但是这些都难以揭示滑坡后缘边界和底滑面的形成机理。

4、振动台实验中，中小型模型的研究很受欢迎，对于宽度小于50cm的非预制块式边坡模型在浇筑过程中侧面的支挡一直是一个棘手的问题，四面完全封闭的模型箱在这狭窄的空间内人员埋置传感器和浇筑模型均很困难；另一方面，对三面完全封闭，一面可拆卸板的模型箱，在制模的过程中需要对活动面一侧采取支挡，整体式支挡依然会存在与四面完全封闭式模型箱一样的问题，分块分层支挡法往往由于缺乏档杆导致模型侧面凹凸不平。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可观测式振动模型箱及模型堆制方法，可实现振动台试验中模型的非接触式观测，便于模型的箱体外堆置，模型箱整体结构稳定，拆装方便。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：

3、一种可观测式振动模型箱，包括底板和箱体，箱体固定于与底板上，箱体的一侧设开口；分层挡板，分层挡板通过卡接件可拆卸设于箱体开口一侧，分层挡板用于在模型堆制过程中由下至上对模型进行分层抵挡；转动组件，转动组件可拆卸转动设于箱体开口处，转动组件用于在模型堆制过程中对分层挡板进行抵挡；侧板组件，侧板组件可拆卸设于箱体开口处，侧板组件用于拆除分层挡板和转动组件后封闭箱体开口。

4、进一步地，底板上描绘有模型的底部边界轮廓图，箱体包括箱底、箱壁和箱顶，箱底固定在底板上并覆盖模型的底部边界轮廓图。

5、进一步地，箱底为矩形状，箱底包括若干平铺固定在底板上的支撑杆。

6、进一步地，箱壁包括立杆和壁板，立杆固定于箱底四角处的底板上，相邻的两个立杆的内侧壁通过壁板固定连接。

7、进一步地，箱顶包括横杆和顶板，相邻的两个立杆的顶部通过横杆固定连接，顶板与横杆的底部固定连接。

8、进一步地，箱体开口两侧的立杆上均设有卡接件，卡接件包括u型卡槽和紧固螺丝，u型卡槽卡设于立杆上，紧固螺丝设于u型卡槽上并与立杆相抵，分层挡板夹持于两个u型卡槽之间。

9、进一步地，转动组件包括转动杆、轴承、限位管和缓冲垫，轴承固定于箱体开口一侧的横杆中部，转动杆一端通过插销与轴承转动连接，转动杆另一端固定有限位管，箱体开口一侧的支撑杆上开设有与限位管对应的插孔，限位管上插接有与插孔适配的插杆，缓冲垫粘合于转动杆上并与分层挡板抵接。

10、进一步地，箱体开口两侧的立杆上均开设有若干等间距排列的第一螺纹孔，侧板组件包括基板、防护框架和外围框架，防护框架包围于基板四周并与基板可拆卸连接，外围框架包围于防护框架四周，外围框架上开设有与第一螺纹孔一一对应的第二螺纹孔。

11、进一步地，基板为亚克力板，在基板四周通过螺丝锚固有连杆，连杆上开设有若干等间距排列的第三螺纹孔，防护框架上开设有与第三螺纹孔一一对应的第四螺纹孔。

12、通过采用上述可观测式振动模型箱，本发明还提供了一种模型堆制方法，其包括以下步骤：

13、(1)、在箱体底部安装一个分层挡板并安装好转动组件，采用模型材料在箱体内堆制模型并通过橡胶锤敲击使材料密实，直至模型高度达到分层挡板的上檐。

14、(2)、取下插杆并转动，贴齐上一个分层挡板的上檐安装下一个分层挡板，然后将转动至原位并通过插固定，接着按照步骤继续堆制模型，以此重复直至模型达到预设高度。

15、(3)、模型堆制达到预设高度后，卸下转动组件和分层挡板，然后安装侧板组件以封闭箱体开口。

16、本发明具有以下优点：

17、1、通过箱体、侧板组件、转动组件、分层挡板和卡接件共同构成模型箱整体，其中侧板组件采用亚克力板作为基板可便于对模型箱内的模型进行非接触式观测，转动组件可便于侧板组件的开闭，结合分层挡板和卡接件的使用可便于模型的箱体外堆置，解决了箱体内部空间狭小导致模型堆制不便的问题。

18、2、通过转动组件中转动杆和缓冲垫层的设置，可便于对侧板组件进行柔性支护，防止分层挡板与转动杆发生碰撞造成转动杆的损坏。

技术特征：

1.一种可观测式振动模型箱，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可观测式振动模型箱，其特征在于：底板(1)上描绘有模型的底部边界轮廓图，箱体包括箱底、箱壁和箱顶，箱体一侧的箱壁设开口，箱底固定在底板(1)上并覆盖模型的底部边界轮廓图。

3.根据权利要求2所述的可观测式振动模型箱，其特征在于：箱底为矩形状，箱底包括若干平铺固定在底板(1)上的支撑杆(19)。

4.根据权利要求3所述的可观测式振动模型箱，其特征在于：箱壁包括立杆(20)和壁板，立杆(20)固定于箱底四角处的底板(1)上，相邻的两个立杆(20)的内侧壁通过壁板固定连接。

5.根据权利要求4所述的可观测式振动模型箱，其特征在于：箱顶包括横杆(21)和顶板(22)，相邻的两个立杆(20)的顶部通过横杆(21)固定连接，顶板(22)与横杆(21)的底部固定连接。

6.根据权利要求4所述的可观测式振动模型箱，其特征在于：箱体开口两侧的立杆(20)上均设有卡接件，卡接件包括u型卡槽(15)和紧固螺丝(16)，u型卡槽(15)卡设于立杆(20)上，紧固螺丝(16)设于u型卡槽(15)上并与立杆(20)相抵，分层挡板(2)夹持于两个u型卡槽(15)之间。

7.根据权利要求6所述的可观测式振动模型箱，其特征在于：转动组件包括转动杆(10)、轴承(11)、限位管(12)和缓冲垫(14)，轴承(11)固定于箱体开口一侧的横杆(21)中部，转动杆(10)一端通过插销与轴承(11)转动连接，转动杆(10)另一端固定有限位管(12)，箱体开口一侧的支撑杆(19)上开设有与限位管(12)对应的插孔(9)，限位管(12)上插接有与插孔(9)适配的插杆(13)，缓冲垫(14)粘合于转动杆(10)上并与分层挡板(2)抵接。

8.根据权利要求4所述的可观测式振动模型箱，其特征在于：箱体开口两侧的立杆(20)上均开设有若干等间距排列的第一螺纹孔(4)，侧板组件包括基板(5)、防护框架(6)和外围框架(7)，防护框架(6)包围于基板(5)四周并与基板可拆卸连接，外围框架(7)包围于防护框架(6)四周，外围框架(7)上开设有与第一螺纹孔(4)一一对应的第二螺纹孔(8)。

9.根据权利要求8所述的可观测式振动模型箱，其特征在于：基板(5)为亚克力板，在基板(5)四周通过螺丝锚固有连杆，连杆上开设有若干等间距排列的第三螺纹孔，防护框架(6)上开设有与第三螺纹孔一一对应的第四螺纹孔(24)。

10.一种模型堆制方法，其特征在于，利用了如权利要求7所述的可观测式振动模型箱，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种可观测式振动模型箱及模型堆制方法，该模型箱包括底板和箱体，箱体固定于与底板上，箱体的一侧设开口；分层挡板，分层挡板通过卡接件可拆卸设于箱体开口一侧，分层挡板用于在模型堆制过程中由下至上对模型进行分层抵挡；转动组件，转动组件可拆卸转动设于箱体开口处，转动组件用于在模型堆制过程中对分层挡板进行抵挡；侧板组件，侧板组件可拆卸设于箱体开口处，侧板组件用于拆除分层挡板和转动组件后封闭箱体开口。本发明的优点在于：可实现振动台试验中模型的非接触式观测，便于模型的箱体外堆置，整体结构稳定，拆装方便。

技术研发人员：裴向军,雷津,张晓超,杨海龙,崔圣华,何智浩,覃亮,蒙明辉
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14