CN110470535A - 一种多功能岩土试验模型箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能岩土试验模型箱，包括反力架和底壁设有排水阀的箱体；若干组反立柱固定于箱体的对侧面，反力架包括横梁和立柱，呈“П”型；反立柱的外侧面、立柱的内侧面分别设有若干螺栓孔，并通过螺栓孔固定连接。箱体内可填入各种类型的土、砂及水，实现土的固结过程；反力架上可根据试验需求匹配液压油缸等不同的加荷装置，或安装定滑轮实现砝码加载；同时，根据试验的不同点位变换反力架的平面位置及高度，可满足各种试验要求。其克服了原岩土模型试验中各部分试验装置难以协调的问题，可满足多种岩土结构试验，功能完备，使用方便，具有较高的灵活度，可节省大量人力物力，实现不同的试验目的，具有很强的实用性和广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种模型箱，具体涉及一种可应用于各种岩土试验的多功能试验模型箱。
背景技术
模型试验是科学研究的一种重要研究方法，在涉及到岩土、水等的模型试验中，通常需要使用模型箱装载试验土及水。
普通的模型箱功能单一，仅能满足作为容器的需求。在岩土结构试验中，需要进行土样制备、固结等操作，且通常需要对结构进行加载，且土样的制备时间较长，因此需在同一土样的不同位置进行加载试验，加载设备的定位、固定等操作十分繁琐，对人力消耗较大，且无法保证试验的精度。
因此，发明一种既能进行土样制备、固结，又能满足多种试验加载设备的安装定位，且能变换不同加载点位的多功能试验模型箱，对于降低模型试验操作难度，提高试验效率，具有重大意义。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种既能实现土体的排水固结，又能满足试验不同点位加载需求的多功能岩土试验模型箱。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种多功能岩土试验模型箱，包括反力架和底壁设有排水阀的箱体；
若干组反立柱固定于箱体的对侧面，
反力架包括横梁和立柱，呈“П”型；
反立柱的外侧面、立柱的内侧面分别设有若干螺栓孔，并通过螺栓孔固定连接。
上述箱体的侧壁呈透明状，侧壁的材质优选为玻璃或透明亚克力。
上述反立柱呈H型，螺栓孔沿纵向设于外侧，或外侧与内侧的翼缘板上。
上述反力架的横梁的至少一端和立柱通过法兰连接。
上述箱体的顶边为矩形管，顶边和底板之间设有若干支撑的方管。
上述反立柱的底部和箱体的底板之间设有若干支撑板。
上述箱体内部铺设反滤层。
上述排水阀的位置高于箱体的底板。
本发明的有益之处在于：
本发明的一种多功能岩土试验模型箱，箱体内可填入各种类型的土、砂及水，实现土的固结过程；反力架上可根据试验需求匹配液压油缸等不同的加荷装置，或安装定滑轮实现砝码加载；同时，根据试验的不同点位变换反力架的平面位置及高度，可满足各种试验要求。
本发明克服了原岩土模型试验中各部分试验装置难以协调的问题，可满足多种岩土结构试验，其功能完备，使用方便，具有较高的灵活度，可节省大量人力物力，实现不同的试验目的，具有很强的实用性和广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明的箱体的结构示意图。
图2为本发明的反力架的结构示意图。
图3为本发明的加荷及采集装置的应用结构示意图。
图4为本发明的真空固结***的应用结构示意图。
附图中标记的含义如下：1、反立柱，2、箱体，3、矩形管，4、方管，5、螺栓孔，6、支撑板，7、底板，8、排水阀，9、横梁，10、法兰，11、立柱。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种多功能岩土试验模型箱，由箱体2和反力架组成。
箱体2的骨架由底板7、矩形管3构成的顶边、及底板7和顶边的若干支撑的方管4构成，箱体2的侧壁为透明玻璃；排水阀8设于侧壁的底面，其位置高于底板7。
若干组由H型钢制成的反立柱1固定于箱体2的对侧面，且翼缘板的外侧和内侧上设有若干沿纵向排列的螺栓孔5；于反立柱1的底部和底板7之间设有若干用于加固的支撑板6，呈三角形。
反力架呈“П”型，由横梁9和立柱11组成；横梁9的至少一端和立柱11通过法兰10连接，立柱11的内侧面设有若干与反立柱1对应的螺栓孔5，并通过螺栓孔5固定连接。
箱体2内部根据试验的要求铺设反滤层。
实际使用时，
在进行模型试验前，先根据试验要求铺设底部的反滤层，然后向箱体2中填入处理好的试验土，并同时进行震动压实等操作，直至试验土填入至设计深度。
向模型箱中注水，并打开底部的排水阀8，接上水管并保持水管的出水口高度低于模型箱底部，使试验土排水固结。
在反力架横梁9上安装加荷装置（千斤顶等），根据试验结构物的位置，将反力架吊至相应位置处的反立柱1上方，使反力架与反立柱1的螺栓孔5对应，使用螺栓将反力架与反立柱1固定。即可进行试验。
若需要调整加荷装置的高度，则可将螺栓卸除，将反力架螺栓孔5对应至反立柱1上较低或较高排的螺栓孔5，并再次固定。
若试验点位发生变化，则可将反力架卸下，安装至其他组的反立柱1上，反力架高度及加荷装置的位置亦可调整。
反立柱1和立柱11固定式，可通过法兰10调节立柱11间的间距，即方便微调反力架的宽度，确保反力架顺利安装。
实施例1
加荷及采集装置的应用。如图3所示，附图标记：13、竖直向加载作动器，14、水平向加载作动器，15、激光位移传感器，16、控制及采集***，17、可移动支座。
横梁9配有竖直向加载作动器13（可为伺服油缸或伺服电动缸）。作动器上部的连接方式能保证作动器可沿横梁长度方向随意移动，并实现对结构物的竖向力或位移加载。
反立柱1内侧带有若干排螺栓孔，有水平向加载作动器14，可通过螺栓固定于反立柱，实现对结构物的水平力或位移加载，可上下变换位置。
加载作动器均自带力传感器，通过竖直和水平方向的加载作动器，可实现对结构物的单向竖直加载、单向水平加载、竖直水平耦合加载。
加载作动器上设置激光位移传感器15，且其位置可进行微调，用于实时测量结构物发生的位移。
控制及采集***：具有综合控制及采集的功能。内部设有作动器控制器、作动器力和位移信号采集***（力和位移传感器信号采集仪）。并可根据试验要求，加入特定的传感器信号采集模块（例如岩土试验常用的土压力传感器，孔隙水压力传感器等），并整体采集试验数据。
采集***不仅能储存、导出传感器采集的信号数值，还能实时通过显示器输出某个传感器信号的曲线图。
实施例2
真空固结***的应用。如图4所示，附图标记：18、反滤层，19、土工布，20、储水罐，21、负压泵。
真空固结***包括：
反滤层18：由石子或砂组成，填入模型箱底部，高度高于排水阀高度；
土工布19：覆盖于反滤层之上，防止流土；
储水罐20：通过水管连接排水阀8，全密封，用于储存抽出的水；
负压泵21：连接储水罐，通过出水管对模型箱内施加负压。
真空固结时，在模型箱上部覆盖一层塑料膜，连接负压泵、储水罐、模型箱。打开负压泵对模型箱施加负压，土中的水和空气便加速向下渗流，达到加速固结的效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种多功能岩土试验模型箱，其特征在于，包括反力架和底壁设有排水阀的箱体；
若干组反立柱固定于箱体的对侧面，
反力架包括横梁和立柱，呈“П”型；
反立柱的外侧面、立柱的内侧面分别设有若干螺栓孔，并通过螺栓孔固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种多功能岩土试验模型箱，其特征在于，所述箱体的侧壁呈透明状。
3.根据权利要求1所述的一种多功能岩土试验模型箱，其特征在于，所述反立柱呈H型，螺栓孔沿纵向设于外侧，或外侧与内侧的翼缘板上。
4.根据权利要求1所述的一种多功能岩土试验模型箱，其特征在于，所述反力架的横梁的至少一端和立柱通过法兰连接。
5.根据权利要求1所述的一种多功能岩土试验模型箱，其特征在于，所述箱体的顶边为矩形管，顶边和底板之间设有若干支撑的方管。
6.根据权利要求1所述的一种多功能岩土试验模型箱，其特征在于，所述反立柱的底部和箱体的底板之间设有若干支撑板。
7.根据权利要求1所述的一种多功能岩土试验模型箱，其特征在于，所述箱体内部铺设反滤层。
8.根据权利要求1所述的一种多功能岩土试验模型箱，其特征在于，所述排水阀的位置高于箱体的底板。
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