CN203191220U

CN203191220U - 三维应变模拟试验台

Info

Publication number: CN203191220U
Application number: CN 201320169332
Authority: CN
Inventors: 崔景昆; 王同杰; 高永格; 李盟; 刘瑞峰; 石春宇; 丰云雷; 游小伟; 顾亚东; 李旭宁
Original assignee: Hebei University of Engineering
Current assignee: Hebei University of Engineering
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2023-04-08

Abstract

一种三维应变模拟试验台，包括试验模型台架、加载***和数据采集***，所述数据采集***包括应力应变盒、位移计和数据采集仪，其特征是：所述试验模型台架由试验台框架和可拆卸箱体组成，所述加载***由4根侧向加强筋、盖板、若干组枕木和若干台可读数式千斤顶组成；可拆卸箱体通过螺栓固定在试验台框架下部的框架底板上，4根侧向加强筋分别通过4组拆装连接件安装在试验台框架四周侧面中部的上、下两边之间。其优点为，该三维应变模拟试验台为立体试验台，盛装立体试验模型的箱体为可拆卸式，在试验过程中便于试验模型的构筑和加速试验模型晾干，试验台加载强度大、施加载荷均匀，能够全方位三维模拟地下工程的受力及应变情况。

Description

三维应变模拟试验台

技术领域

本实用新型涉及一种应变模拟试验台，特别是一种三维应变模拟试验台，适用于开展地下工程应力应变的相似模拟试验，如地表沉降，井下煤仓、巷道、硐室等应变的相似模拟试验。

背景技术

目前，现有的应变模拟试验台多为平面试验台，在进行地下工程应力应变的相似模拟试验时，一般只能对平面试验模型进行应力应变模拟试验，不适合对能够模拟三维应力状态下的立体试验模型进行应力应变模拟试验，因此，现有的平面应变模拟试验台不能全方位地进行地下工程应力应变的模拟试验。

实用新型内容

本实用新型的目的是：设计一种三维应变模拟试验台，该试验台适合对能够模拟三维应力状态下的立体试验模型进行应力应变模拟试验，能够全方位地进行地下工程应力应变的模拟试验。

本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现：

本三维应变模拟试验台，包括试验模型台架、加载***和数据采集***，所述数据采集***包括应力应变盒、位移计和数据采集仪，其特征是：所述试验模型台架由试验台框架和可拆卸箱体组成，所述加载***由4根侧向加强筋、盖板、若干组枕木和若干台可读数式千斤顶组成；试验台框架为四方体形框架，试验台框架的顶部中间位置有2根相互平行的支撑顶梁，试验台框架的下部有框架底板，可拆卸箱体通过螺栓固定在试验台框架下部的框架底板上，4根侧向加强筋分别通过4组拆装连接件安装在试验台框架四周侧面中部的上、下两边之间，可拆卸箱体内盛装有立体试验模型，盖板盖在立体试验模型的上部，每组枕木由2块枕木平行设置构成，若干组枕木彼此交错放置垒成枕木垫层，若干台可读数式千斤顶均匀布置于枕木垫层的最上层一组枕木上，若干台可读数式千斤顶的立柱顶在试验台框架的2根支撑顶梁上，所述应力应变盒埋设在立体试验模型材料的内部，所述位移计架设在立体试验模型内的模拟空腔的内支架上，应力应变盒和位移计的输出端均与数据采集仪相连接，数据采集仪与计算机相连接。

本实用新型所述可拆卸箱体由若干层模型槽体构成，每层模型槽体是由4根槽钢围成四方体形槽，并用螺栓连接构成，若干层模型槽体之间通过螺栓相互连接在一起。

本实用新型的每组拆装连接件都由加强筋卡槽和加强筋插板构成，4个加强筋卡槽分别设置在试验台框架四周侧面的上边中部位置，4个加强筋插板分别设置在试验台框架四周侧面的下边中部与4个加强筋卡槽相对应的位置，4根侧向加强筋的下端分别插装在4个加强筋插板内，4根侧向加强筋的上端分别卡在4个加强筋卡槽内。

本实用新型所述应力应变盒为用于检测立体试验模型内部压应力变化的传感器；所述位移计包括若干径向位移计和若干轴向位移计，其均为用于检测立体试验模型实时位移的位移传感器。

本实用新型所述数据采集***还包括有视频摄像头，视频摄像头安装在立体试验模型内的模拟空腔的内支架上，视频摄像头的输出端与计算机相连接。

本实用新型所述可读数式千斤顶共有4～8台。

本实用新型的优点是：1）该三维应变模拟试验台为立体试验台，非常适合对能够模拟三维应力状态下的立体试验模型进行应力应变模拟试验，且能够更直观的观测到试验模型在试验过程中的破坏情况，故能够全方位三维模拟地下工程的受力及应变情况，有效地弥补了现有平面应变模拟试验台的不足；2）该三维应变模拟试验台盛装立体试验模型的箱体为可拆卸式，在试验过程中便于试验模型的构筑和加速试验模型晾干；3）该三维应变模拟试验台不仅增加了加载强度，而且可以施加均匀载荷，克服了现有平面应变模拟试验台加载不稳定、不能持续加载等问题；4）在应力应变模拟试验过程中，不仅能够采集立体试验模型变形时的应变和位移数据，还能够采集其视频数据，数据采集全面且方式灵活。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是盖板的立体结构示意图；

图3是每层模型槽体的立体结构示意图；

图4是盖板、3组枕木彼此交错放置垒成的枕木垫层和4台可读数式千斤顶加载在第一种立体试验模型上时的结构示意图；

图5是盖板、3组枕木彼此交错放置垒成的枕木垫层和4台可读数式千斤顶加载在第二种立体试验模型上时的结构示意图。

图中：12、模拟空腔；13、预设口；17、内支架。

具体实施方式

如图1-5所示，本三维应变模拟试验台，包括试验模型台架、加载***和数据采集***，所述数据采集***包括应力应变盒、位移计和数据采集仪，其特征是：所述试验模型台架由试验台框架1和可拆卸箱体2组成，所述加载***由4根侧向加强筋5、盖板6、若干组枕木4和若干台可读数式千斤顶3组成；试验台框架1为四方体形框架，试验台框架1的顶部中间位置有2根相互平行的支撑顶梁7，试验台框架1的下部有框架底板10，可拆卸箱体2通过螺栓固定在试验台框架1下部的框架底板10上，4根侧向加强筋5分别通过4组拆装连接件安装在试验台框架1四周侧面中部的上、下两边之间，可拆卸箱体2内盛装有立体试验模型，盖板6盖在立体试验模型的上部，每组枕木4由2块枕木平行设置构成，若干组枕木4彼此交错放置垒成枕木垫层，若干台可读数式千斤顶3均匀布置于枕木垫层的最上层一组枕木4上，若干台可读数式千斤顶3的立柱顶在试验台框架1的2根支撑顶梁7上，所述应力应变盒埋设在立体试验模型材料的内部，所述位移计架设在立体试验模型内的模拟空腔12的内支架17上，应力应变盒和位移计的输出端均与数据采集仪相连接，数据采集仪与计算机相连接。

如图1、3所示，所述可拆卸箱体2由若干层模型槽体构成，每层模型槽体是由4根槽钢11围成四方体形槽，并用螺栓连接构成，若干层模型槽体之间通过螺栓相互连接在一起。

如图1所示，每组拆装连接件都由加强筋卡槽8和加强筋插板9构成，4个加强筋卡槽8分别设置在试验台框架1四周侧面的上边中部位置，4个加强筋插板9分别设置在试验台框架1四周侧面的下边中部与4个加强筋卡槽8相对应的位置，4根侧向加强筋5的下端分别插装在4个加强筋插板9内，4根侧向加强筋5的上端分别卡在4个加强筋卡槽8内。

所述应力应变盒为用于检测立体试验模型内部压应力变化的传感器；如图4所示，所述位移计包括若干径向位移计15和若干轴向位移计16，其均为用于检测立体试验模型实时位移的位移传感器。如图4所示，所述数据采集***还包括有视频摄像头14，视频摄像头14安装在立体试验模型内的模拟空腔12的内支架17上，视频摄像头14的输出端与计算机相连接。

如图1、4、5所示，所述可读数式千斤顶3共有4～8台。

本三维应变模拟试验台，在不使用时，可以先卸下加载***，再将可拆卸箱体2的各组成部件逐步拆开，并由试验台框架1下部的框架底板10上卸下，从而便于保存试验台的各组成部件，也方便下一次进行应变模拟试验时使用。

通过本三维应变模拟试验台，对立体试验模型进行应力应变模拟试验的过程如下：

对于第一种立体试验模型，进行应力应变模拟试验的过程为：首先，将可拆卸箱体2的底层模型槽体通过螺栓固定在试验台框架1下部的框架底板10上；将制作空腔的实物模型直立放置于底层模型槽体内中间位置（如图4所示），实物模型的上部有预设口13；然后，在底层模型槽体中放入底层岩土相似材料，铺设底层仿真岩土层；接着，由下往上依次组装各层模型槽体，铺设各层仿真岩土层，并将外接数据采集仪的应力应变盒埋设在某层仿真岩土层中；待组装好可拆卸箱体2，并构筑好立体试验模型后，稳定一段时间，再由预设口13处伸入工具将实物模型凿碎，然后将实物模型碎渣由预设口13处取出，则立体试验模型内部形成一轴向的模拟空腔12；形成模拟空腔12后，即可将外接数据采集仪的位移计架设在一个预先设计好的内支架17上，将外接计算机的视频摄像头14也安装在该内支架17上，然后将该内支架17连同位移计和视频摄像头14由预设口13置于模拟空腔12内。之后，将可拆卸箱体2逐层拆除，使已构筑好的整个立体试验模型全部暴露在外，以便加速立体试验模型晾干；待立体试验模型晾干后，再逐层装好可拆卸箱体2，使立体试验模型重新盛装在可拆卸箱体2内。试验时，安装好加载***，由上部在立体试验模型的垂直方向上加载压力，试验中根据数据采集***采集到的模型压应力、位移数值数据和模型破坏图像信息，分析立体试验模型的应力应变特性、观测立体试验模型的破坏度。

对于第二种立体试验模型，进行应力应变模拟试验的过程，与第一种立体试验模型的试验过程基本上相同。其试验过程中部分不同的步骤是：在构筑立体试验模型时，先由下往上依次组装几层模型槽体，铺设几层仿真岩土层，并将制作空腔的实物模型放到，平放埋于某层仿真岩土层的中间位置（如图5所示），另外将外接数据采集仪的应力应变盒也埋设在该层仿真岩土层中，预设口设于实物模型的前侧或后侧；然后，接着将其余几层模型槽体组装好，其余几层仿真岩土层铺设好，则构筑好立体试验模型。

本实用新型通过通过该三维应变模拟试验台，对上述两种立体试验模型进行应力应变模拟试验，可以模拟地表沉降，井下煤仓、巷道、硐室等的应变情况。

Claims

1.一种三维应变模拟试验台，包括试验模型台架、加载***和数据采集***，所述数据采集***包括应力应变盒、位移计和数据采集仪，其特征是：所述试验模型台架由试验台框架（1）和可拆卸箱体（2）组成，所述加载***由4根侧向加强筋（5）、盖板（6）、若干组枕木（4）和若干台可读数式千斤顶（3）组成；试验台框架（1）为四方体形框架，试验台框架（1）的顶部中间位置有2根相互平行的支撑顶梁（7），试验台框架（1）的下部有框架底板（10），可拆卸箱体（2）通过螺栓固定在试验台框架（1）下部的框架底板（10）上，4根侧向加强筋（5）分别通过4组拆装连接件安装在试验台框架（1）四周侧面中部的上、下两边之间，可拆卸箱体（2）内盛装有立体试验模型，盖板（6）盖在立体试验模型的上部，每组枕木（4）由2块枕木平行设置构成，若干组枕木（4）彼此交错放置垒成枕木垫层，若干台可读数式千斤顶（3）均匀布置于枕木垫层的最上层一组枕木（4）上，若干台可读数式千斤顶（3）的立柱顶在试验台框架（1）的2根支撑顶梁（7）上，所述应力应变盒埋设在立体试验模型材料的内部，所述位移计架设在立体试验模型内的模拟空腔（12）的内支架（17）上，应力应变盒和位移计的输出端均与数据采集仪相连接，数据采集仪与计算机相连接。

2.根据权利要求1所述的三维应变模拟试验台，其特征是：所述可拆卸箱体（2）由若干层模型槽体构成，每层模型槽体是由4根槽钢（11）围成四方体形槽，并用螺栓连接构成，若干层模型槽体之间通过螺栓相互连接在一起。

3.根据权利要求1或2所述的三维应变模拟试验台，其特征是：每组拆装连接件都由加强筋卡槽（8）和加强筋插板（9）构成，4个加强筋卡槽（8）分别设置在试验台框架（1）四周侧面的上边中部位置，4个加强筋插板（9）分别设置在试验台框架（1）四周侧面的下边中部与4个加强筋卡槽（8）相对应的位置，4根侧向加强筋（5）的下端分别插装在4个加强筋插板（9）内，4根侧向加强筋（5）的上端分别卡在4个加强筋卡槽（8）内。

4.根据权利要求1所述的三维应变模拟试验台，其特征是：所述应力应变盒为用于检测立体试验模型内部压应力变化的传感器；所述位移计包括若干径向位移计（15）和若干轴向位移计（16），其均为用于检测立体试验模型实时位移的位移传感器。

5.根据权利要求1所述的三维应变模拟试验台，其特征是：所述数据采集***还包括有视频摄像头（14），视频摄像头（14）安装在立体试验模型内的模拟空腔（12）的内支架（17）上，视频摄像头（14）的输出端与计算机相连接。

6.根据权利要求1所述的三维应变模拟试验台，其特征是：所述可读数式千斤顶（3）共有4～8台。