自动堆载及卸载离心机试验机械手装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属岩土离心机技术领域，具体涉及一种自动堆载及卸载离心机试验机械手
目.0
【背景技术】
[0002]软土在我国分布非常广泛，具有工程性质差、含水量高、孔隙比大、强度低等特点。软土地基具有沉降量大、承载力低、固结时间长等工程特性。目前，软土地基的加固方法有许多种，其中堆载预压并结合塑料排水板在软土地基处理中运用较为广泛。国内外学者对堆载预压法做了很多的研宄，一些有条件的科研院所也在大型土工离心机上进行堆载预压机理的探索。离心模拟技术是研宄岩土问题的重要手段，离心模拟技术用离心力模拟重力，在Ng条件下，小比尺的应力和应变与原型相同或相似，从而揭示岩土工程应力和变形规律，离心模型试验已经在地下工程的研宄中已经得到广泛应用。
[0003]近二三十年以来，我国岩土工程实践的促进了离心模拟试验技术的长足进步，同济大学、清华大学、南京水利科学院、长江水利科学院等科研院所都建有先进的离心试验设备。近些年新建的离心机性能越来越好，功率越来越大，模拟成粧、开挖、加载、温度控制、含水率控制等附属设备性能越加完备。然而，在实践中施工简单的堆载预压法却很难在高速旋转的离心机模拟，目前主要有两种方法模拟堆载预压，即千斤顶加载以及停机加载，但这两种方法都有各自的缺陷。千斤顶加载方式采用千斤顶对模型箱中的土样施加压力，这种压力的性质不同于堆载在离心力作用下产生的压力，而且千斤顶加载方式在力的精确施加、卸载上的控制非常困难，同时，这种加载方式没有充分利用离心机产生的离心力。停机加载方式虽然真实模拟了堆载对地基的作用力，但是每一停机施加堆载，都对试验的连续性及精确性产生不利影响。本发明结合堆载预压施工工法的特点开发出一套自动堆载及卸载离心机试验机械手装置，以填补离心试验模拟在堆载预压方面的空白。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种自动堆载及卸载离心机试验机械手装置。
[0005]本发明提出的一种自动堆载及卸载离心机试验机械手装置，由模型箱、堆载及卸载系统组成，其中:
模型箱由钢框架2和透明玻璃观察窗3连接组成，所述模型箱位于底座I上；当进行试验时，起重机将模型箱连同机械手装置吊离底座，安装于离心机吊篮中，实验中模型箱及机械手装载处于高速旋转的吊篮中，在离心力的作用下，绕离心机呈水平圆周转动.；
堆载及卸载系统由水箱支架4、储水箱6、集水漏斗7、喂■头9、电磁阀10、摄像装置11、加载水箱12、垫板14、电动水泵15和抽水管16组成，水箱支架4固定于模型箱上方，水箱支架4上方设置储水箱6，水箱支架4下方为加载水箱12，使用时，模型地基土样放置于模型箱内，加载水箱12放置于模型地基土样上方；垫板14 一侧固定于钢框架2上，电动水泵15固定于垫板14上，电动水泵15连接抽水管16，抽水管16 —端连接储水箱6，另一端连接加载水箱12，通过电动水泵15和抽水管16将加载水箱12中的水抽至储水箱6中，实现卸载模拟；储水箱6顶部设有水箱进水口 5，储水箱6底部设有出水口，所述出水口对准集水漏斗7，集水漏斗7通过输水管8连接喷头9，所述喷头9出水口对准加载水箱12顶部进水口，所述输水管8上设有电磁阀10和摄像装置11，加载水箱12中设有刻度线13 ;离心试验开始前，通过水箱进水口 5将计算好的水量存储在储水箱6中，并确保储水箱6密封。进行离心试验时，当离心机达到预设离心加速度时，控制电磁阀10，通过摄像装置11及加载水箱12中的刻度线13，将储水箱中的水输送到加载水箱12中，从而实现对模型地基土样的加载。
[0006]本发明中，自动堆载及卸载离心机试验机械手装置仅为整个离心试验的一部分，在进行强夯试验需结合土工离心试验室中的离心机、物理力学传感器、影像系统进行试验，限于篇幅，此处不再赘述。
[0007]本发明的工作过程:
将模型箱放置于水平垫块上，根据试验方案，在模型箱中制作好地基土样，在土样相应位置埋设位移、孔压、水压传感器，将加载水箱平稳放置于地基土样之上，然后固定好上部自动堆载及卸载离心机试验机械手装置，通过室内吊机将整个模型箱吊至土工离心机吊篮上，固定模型箱，并连接好机械手部分的电气装置，闭合水流控制阀门，通过水箱进水口将计算好的水量存储在储水箱中，并检查水箱密封的密闭性。启动土工离心机，在离心机达到预定转速后，在实验室影像系统及设置与加载水箱之上的摄像装置的监视下，打开电磁阀，将储水箱中的水输送到加载水箱中，当通过摄像装置观察到水位已经到达设定的水位线时，及时闭合电磁阀，切断水流输送。当堆载预压模拟完成后，可通过电动水泵、抽水管将加载水箱中的水抽至储水箱中，从而模拟卸载的施工工况。
[0008]本发明的有益效果:
本发明装置的最大优点是能够通过在模型箱上安装自动堆载及卸载离心机试验机械手装置，实现了在高速运转的离心机上模拟堆载预压加载及卸载工况的试验目的，从而为正确揭示堆载预压试验机理，对比优化试验方案提供了一条切实可行的途径。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的示意图。
[0010]图2为本发明的俯视图。
[0011]图3为本发明的左视图。
[0012]图4为本发明的右视图。
[0013]图5为本发明的前视图。
[0014]图6为本发明的后视图。
[0015]图7为本发明的剖视图。
[0016]图中标号:1为底座，2为钢框架，3为透明玻璃观察窗，4为水箱支架，5为水箱进水口，6为储水箱，7为集水漏斗，8为输水管，9为喷头，10为电磁阀，11为摄像装置，12为加载水箱，13为刻度线，14为垫板，15为电动水泵，16为抽水管。
【具体实施方式】
[0017]下面通过实施例进一步描述本发明。
[0018]实施例1:
为了减小在高应力作用下的变形，钢框架采用高碳钢，玻璃采用加厚钢化玻璃。根据为了自动堆载及卸载离心机试验机械手装置紧密结合，模型箱、水箱支架、储水箱可采用焊接或高强螺栓连接。
[0019]如