CN215447825U - 一种离心模型试验中的边坡位移测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，包括模型箱，所述模型箱的内腔中放置有边坡土体，所述模型箱的一侧内壁上连接有传感器固定板，所述传感器固定板为三角板结构，所述传感器固定板的斜边朝向边坡土体的斜边，所述传感器固定板上可拆卸连接有若干个位移传感器，所述位移传感器沿传感器固定板的斜边依次布置，所述位移传感器的探测端接触边坡土体的斜边。本实用新型采用了与边坡相平行的三角斜边的钢板来固定位移传感器，并在斜边不同高度处设置多组安置位移传感器的螺栓孔，传感器固定板的斜边对应边坡土体的斜边测量更加容易，调节传感器的效率更加高效，多个位移传感器分别对应不同深度处，测量方便快捷，工作效率更高。

Description

一种离心模型试验中的边坡位移测试装置

技术领域

本实用新型属于离心模型技术领域，具体属于一种离心模型试验中的边坡位移测试装置。

背景技术

随着社会经济的迅猛发展，公路建设也得到了快速的发展，公路网也日渐密集，公路的建设重心也从城市道路逐渐向山区道路倾斜。由于山区道路的建设中往往伴随着土方的高填深挖，因此必然会形成高边坡。公路高边坡的安全隐患不仅在于修筑过程中对土体强夯可能造成边坡滑塌，同时在修筑完成后，由于长期的地质风化、多种荷载的持续作用也可能造成边坡的失稳。这不仅对于公路的正常建设、运营造成了阻碍，对于过往的行人、车辆也会造成巨大的危害。因此准确的测量边坡的位移量，从而对边坡在各种作用下的稳定性做出规律性的总结就显得格外重要。

目前现场监测边坡位移量的方法已有很多，如地表GPS、TDR技术、埋入式布设光纤和测斜孔位移测量等。但是在离心模型试验中对于模型边坡的位移测量却非常单一。通常是利用在固定的竖杆上安装位移传感器对边坡进行位移测量。但是当边坡坡度较为缓和且需要同时对边坡多个深度处都进行监测时该方法操作起来就十分不便。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，解决目前离心模型试验中难以对多个深度处进行测量边坡位移量。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，包括模型箱，所述模型箱的内腔中放置有边坡土体，所述模型箱的一侧内壁上连接有传感器固定板，所述传感器固定板为三角板结构，所述传感器固定板的斜边朝向边坡土体的斜边，所述传感器固定板上可拆卸连接有若干个位移传感器，所述位移传感器沿传感器固定板的斜边依次布置，所述位移传感器的探测端接触边坡土体的斜边。

进一步的，所述模型箱的顶部可拆卸连接有装置固定板。

进一步的，所述装置固定板为L型钢板。

进一步的，所述传感器固定板的顶端端面和装置固定板可拆卸连接。

进一步的，所述传感器固定板的顶端端面的长度方向上设有若干排第一螺栓孔，所述装置固定板上设有两排第二螺栓孔，任意两排第一螺栓孔和第二螺栓孔连接。

进一步的，所述传感器固定板的斜边和边坡土体的斜边平行。

进一步的，位移传感器通过柔性垫片和边坡土体接触，所述柔性垫片位于位移传感器和边坡土体之间。

进一步的，所述位移传感器采用KTR自复位式直线位移传感器。

进一步的，所述位移传感器处于水平位置。

进一步的，所述位移传感器和传感器固定板通过螺栓可拆卸连接。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，在模型箱的内壁上连接传感器固定板，传感器固定板上设置若干个位移传感器，分别对应不同深度测量所需，同时传感器固定板为三角板结构，当边坡坡度较为缓和且同时需要对边坡的多个深度处进行测量位移时传统的竖杆难以做到。本装置采用了与边坡相平行的三角斜边的钢板来固定位移传感器，并在斜边不同高度处设置多组安置位移传感器的螺栓孔，从而顺利将此问题解决，在对边坡土体的多个深度测量时，传感器固定板的斜边对应边坡土体的斜边测量更加容易，调节传感器的效率更加高效，多个位移传感器分别对应不同深度处，测量方便快捷，工作效率更高。

进一步的，模型箱的顶部可拆卸连接装置固定板方便对模型箱内部进行调整。

进一步的，装置固定板为L型钢板，和模型箱匹配，能够保证连接稳定，而且方便抓取装置固定板，便于拆装。

进一步的，传感器固定板和装置固定板连接，传感器固定板上的若干排第一螺栓孔中的任意两排螺栓孔能够和装置固定板连接，当路幅宽度改变时边坡土体在水平面上也作相应移动，而由于传统竖杆直接与模型箱相连，需要对同一路段不同宽度的路幅所对应的边坡进行分析时，有时需要重新移动固定的竖杆，而竖杆的固定往往依赖于模型箱的螺栓孔，因此其有很大的局限性，很难保证竖杆随边坡土体移动的过程中模型箱上恰好具有合适螺栓孔让其固定于模型箱上。本装置的传感器固定三角板的上端采用了若干排第一螺栓孔的设计，给予了传感器较大程度的移动自由，随边坡土体的移动，能够调节第一螺栓孔和第二螺栓孔的位置，使本装置能够满足多种离心模型试验中测量边坡位移的试验。

进一步的，传感器固定板的斜边和边坡土体的斜边平行以及位移传感器处于水平位置，能够确保试验数据的准确性，提高试验数据的可靠性。

更进一步的，位移传感器通过柔性垫片和边坡土体接触，能够提高数据精确性。

综上所述，本实用新型的有益效果主要为：一方面，通过两个装置板上的若干螺栓孔位，使得在测量边坡过程中可以灵活调节传感器与边坡的距离。另一方面，传感器固定板的斜边设计与工程实际的模型结构也更加相符匹配。通过对固定装置的上述改进，较大程度上解决了传统测试装置所存在的诸多弊端，在应对多种复杂工况时适应性更强，所测数据的可靠性也更有保障。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为装置固定板的结构示意图；

图3为传感器固定板的结构示意图；

附图中：1-模型箱，2-装置固定板，3-传感器固定板，4-位移传感器，5-边坡土体，6-装置固定板螺栓孔，7-第一螺栓孔，71-第一排第一螺栓孔，72-第二排第一螺栓孔，73-第三排第一螺栓孔，74-第四排第一螺栓孔，75-第五排第一螺栓孔，8-第二螺栓孔，81-第一排第二螺栓孔，82-第二排第二螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型提供一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，模型箱1、装置固定板2、传感器固定板3、位移传感器4，其中，模型箱1是土工实验室已有模型箱，其为长方体型试验箱；装置固定板2为L形钢板结构，所述L形钢板结构的短边与长边终端处均设有装置固定板螺栓孔6，所述装置固定板螺栓孔6用于将L形钢板固定于模型箱1；所述传感器固定板3为三角板结构，传感器固定板3的顶端平面与竖直三角斜边均设有螺栓孔，所述上端平面的螺栓孔为第一螺栓孔7，第一螺栓孔7用于与装置固定板2相连，所述竖直三角斜边的螺栓孔用于固定位移传感器4；

实施例1

具体的，如图2所示，装置固定板2位于边坡土体5的相反侧的上方，用于将整个装置通过螺栓孔固定于模型箱1上，所述装置固定板2的顶部平面上设有两排第二螺栓孔8，分别为第一排第二螺栓孔81和第二排第二螺栓孔82，所述传感器固定板3位于装置固定板2的下方，传感器固定板3的斜边上安装有若干排位移传感器4，传感器的斜边和边坡土体5的斜边平行，位移传感器4处于水平位置，在本实施例中位移传感器4采用高精度的KTR自复位式直线位移传感器，位移传感器4和边坡土体5的斜边接触，优选的，位移传感器4通过柔性垫片和边坡土体5接触，所述柔性垫片5位于位移传感器4和边坡土体5之间。

具体的，如图3所示，传感器固定板3的顶端平面上设有若干排第一螺栓孔7，所述装置固定板2上设有两排第二螺栓孔7，任意两排第一螺栓孔7和第二螺栓孔8连接，在本实施例中，传感器固定板3上设有五排第一螺栓孔7，分别为第一排第一螺栓孔71、第二排第一螺栓孔72、第三排第一螺栓孔73、第四排第一螺栓孔74和第五排第一螺栓孔75，在路幅宽度改变时边坡在水平面上也作相应移动，通过调整五排第一螺栓孔7中任意两排第一螺栓孔7和第二螺栓孔8连接，从而调整位移传感器4的位置。

使用本装置测试本实施例中的模型土体边坡位移时的总体步骤为：

一、构建模型边坡土体5。具体为：根据离心模型试验中的各类相似常数，对施工现场路段所要分析的边坡进行对应比尺的缩放，从而在模型箱1中利用计算所得数据构建模型边坡土体5。

二、安装装置固定板2。具体为：首先将装置固定板2水平放于模型土体5相反侧上方的模型箱1上，其次将装置固定板2上的装置固定板螺栓孔6与模型箱1上的螺栓孔一一对应，最后***螺栓将其固定。

三、安装传感器固定板3与位移传感器4。具体为：将传感器固定板3以垂直于模型箱1底面的方式放置于装置固定板2的下方，其对应的三角斜边平行于模型土边坡5。调整其相对位置，使得传感器固定板3的上端面的第三排第一螺栓孔73、第五排第一螺栓孔75分别与装置固定板2的第一排第二螺栓孔81和第二排第二螺栓孔82对应重合，***螺栓将其固定。将4个KTR自复位式直线位移传感器4水平安装于传感器固定板3，使得其恰好可以接触到边坡土体5(为使得数据精确，通常在位移传感器4与边坡土体5的接触处放置一个柔性垫片)。

将KTR自复位式直线位移传感器4与程控静态应变仪相接，记录一次初始数据。一切准备就绪后，将一块加荷板置于模型土体5之上，再将整个模型箱1放置于离心机中，此时将位移传感器4与离心机相接，调节离心机使其产生所需离心力，最终根据所采集的数据分析对应荷载下边坡位移与稳定性。

实施例2

与实施例1不同之处在于本实施例中增设分析了降水对土坡位移的影响、同一路段不同路幅情况下土坡的位移监测。当路幅宽度减小时，若不改变其坡度则该路段的边坡必然会相应进行移动。本实施例中的实施步骤中，在构建边坡土体5时，其相应边坡向里移动了5cm。安装装置固定板2与实施例1相同。安装传感器固定板3时，放置方法与实施例1相同，但应使装置固定板2的第一排第二螺栓孔81、第二排第二螺栓孔82与传感器固定板3的第二排第一螺栓孔和第四排第一螺栓孔相对应重合从而进行固定。最后一步中，在将模型箱1放入离心机之前，可用喷洒将计算过的水量在一定时间内持续均匀的喷至边坡土体5，其余操作与实施例1相同。

实施例3：

在本实施例中与实施例1、2的不同之处在于构建边坡土体5时边坡在实施例2的基础上又向里移动了5cm。安装传感器固定板3时，应使装置固定板2的第一排第二螺栓孔81、第二排第二螺栓孔82与传感器固定板3的第一排第一螺栓孔71、第三排第一螺栓孔73相对应重合并进行固定，其余操作与实施例2相同。

本装置可以对坡度较缓的边坡的不同深度土体同时进行测量，并且在路幅宽度改变而导致的边坡移动的情况下也可以对其进行位移的监测与分析，一定程度上节约了试验时间与器材、提高了效率，为实际工况的分析提供了有力的帮助。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，其特征在于，包括模型箱(1)，所述模型箱(1)的内腔中放置有边坡土体(5)，所述模型箱(1)的一侧内壁上连接有传感器固定板(3)，所述传感器固定板(3)为三角板结构，所述传感器固定板(3)的斜边朝向边坡土体(5)的斜边，所述传感器固定板(3)上可拆卸连接有若干个位移传感器(4)，所述位移传感器(4)沿传感器固定板(3)的斜边依次布置，所述位移传感器(4)的探测端接触边坡土体(5)的斜边。

2.根据权利要求1所述的一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，其特征在于，所述模型箱(1)的顶部可拆卸连接有装置固定板(2)。

3.根据权利要求2所述的一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，其特征在于，所述装置固定板(2)为L型钢板。

4.根据权利要求2所述的一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，其特征在于，所述传感器固定板(3)的顶端端面和装置固定板(2)可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，其特征在于，所述传感器固定板(3)的顶端端面的长度方向上设有若干排第一螺栓孔(7)，所述装置固定板(2)上设有两排第二螺栓孔(8)，任意两排第一螺栓孔(7)和第二螺栓孔(8)连接。

6.根据权利要求1所述的一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，其特征在于，所述传感器固定板(3)的斜边和边坡土体(5)的斜边平行。

7.根据权利要求1所述的一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，其特征在于，位移传感器(4)通过柔性垫片和边坡土体(5)接触，所述柔性垫片位于位移传感器(4)和边坡土体(5)之间。

8.根据权利要求1所述的一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，其特征在于，所述位移传感器(4)采用KTR自复位式直线位移传感器。

9.根据权利要求1所述的一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，其特征在于，所述位移传感器(4)处于水平位置。

10.根据权利要求1所述的一种离心模型试验中的边坡位移测试装置，其特征在于，所述位移传感器(4)和传感器固定板(3)通过螺栓可拆卸连接。

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