本發(fā)明涉及基礎地質研究領域，尤其涉及一種用于模擬實驗的應力傳遞裝置。

背景技術：

目前模擬實驗應力的裝置中，對于底部應力的傳遞主要采用硬質材料和彈性膠皮兩種方式。若采用硬質材料進行應力傳遞，則只能在該硬質材料的結合部位才會發(fā)生擠壓或拉伸變形。若只采用彈性膠皮進行應力傳遞，由于彈性膠皮只是在上下兩端進行了固定，這樣，在對該彈性膠皮進行縱向拉伸的過程中，該彈性膠皮的中央便會發(fā)生不均勻減薄和不均勻拉伸變形的現象。這種現象的產生，會使得位于該裝置上的砂箱內的砂體受到不均勻或非線性的應力。這樣便會造成模擬實驗應力的結果不準確，不符合實際地址情況的弊端。

由此可知，為了提高該實驗應力模擬的準確性，需要設計一種在模擬實驗中，能夠使得應力以傳遞方式是均勻的傳遞裝置。

技術實現要素：

針對上述問題，根據本發(fā)明提出了一種用于模擬實驗的應力傳遞裝置，包括：底板；設置在所述底板上的彈性底部壁；設置在所述彈性底部壁的上下兩端的第一拉伸組件和第二拉伸組件；對稱式設置在所述彈性底部壁的兩側的多個連接組件，位于同一側的各所述連接組件呈間隔式設置；固定設置在所述底板上并分別與相應的所述連接組件為固定連接的固定組件；其中，在所述彈性底部壁的任一側，各所述連接組件均位于所述固定組件與所述彈性底部壁之間。該固定組件與連接組件相連接，從而便可實現固定位于該彈性底部壁的左右兩側的連接組件之間的位置，防止在該彈性底部壁進行縱向拉伸實驗時，因位于該彈性底部壁的左右兩側的連接組件發(fā)生相互靠近的現象，從而造成該彈性底部壁的中間區(qū)域發(fā)生不均勻拉伸變形的弊端。

較佳的，所述連接組件包括與所述彈性底部壁相連接的彈性筒體，和套設在所述彈性筒體內部的柱狀桿件。該柱狀桿件的設置，用于與如下所述的連接部相連接，從而實現對該連接部的固定。

較佳的，所述固定組件包括導軌部和設置在所述導軌部內的滾動部，以及一端與所述滾動部相連接，另一端與所述柱狀桿件相連接的連接部。這樣，通過該連接部的設置，便實現了該滾動部與柱狀桿件之間的連接。

較佳的，所述連接部與所述柱狀桿件為可拆卸式連接。便于該連接部與柱狀桿件的安裝及拆卸，大大地降低了操作人員的勞動強度，提高了工作效率。

較佳的，所述傳遞裝置還包括用于驅動所述第一拉伸組件和所述第二拉伸組件相互靠近和相互分離的驅動組件。

較佳的，所述第一拉伸組件包括與所述彈性底部壁的上端為固定連接的第一筒體和套設在所述第一筒體內的第一連接桿件；所述第二拉伸組件包括與所述彈性底部壁的下端為固定連接的第二筒體和套設在所述第二筒體內的第二連接桿件。

較佳的，所述驅動組件分別與所述第一連接桿件和所述第二連接桿件為固定連接。這樣，便使得該驅動組件能夠準確地驅動該第一連接桿件帶動第一筒體以及驅動該第二連接桿件帶動第二筒體進行相互靠近和遠離。

較佳的，在所述驅動組件驅動所述第一拉伸組件和所述第二拉伸組件相互遠離的過程中，相鄰所述連接組件之間的距離逐漸增大。

較佳的，在所述第一拉伸組件和所述第二拉伸組件相互遠離至最大位置后，在所述彈性底部壁的彈性恢復力的作用下，使得相鄰所述連接組件之間的距離逐漸減小。

較佳的，所述導軌部設置在所述底板上，并與所述地板為可拆式連接。這樣，便于該導軌部的安裝及拆卸，大大地降低了操作人員的勞動強度，提高了工作效率。

根據本發(fā)明，該傳遞裝置具有模擬實驗應力準確、發(fā)生均勻形變以及均勻傳遞應力的優(yōu)點。另外，該傳遞裝置還具有結構簡單、操作方便的優(yōu)點。該傳遞裝置在進行拉伸模擬和擠壓模擬的實驗中，能夠始終保持彈性底部壁均勻拉伸和均勻收縮，從而使得彈性底部壁的變形更為均勻、應力傳遞的更遠，進一步地，更加清晰、準確地分析出地應力的構造過程。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。在圖中：

圖1為本發(fā)明用于模擬實驗的應力傳遞裝置的整體結構示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例描繪。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

請參閱圖1，其為本發(fā)明用于模擬實驗的應力傳遞裝置的整體結構示意圖。如圖所示，該傳遞裝置包括底板1、彈性底部壁2、第一拉伸組件3、第二拉伸組件4、連接組件5和固定組件7。在本申請的實施例中，該底板1用于支撐和固定該傳遞裝置，從而使得該傳遞裝置在工作過程中比較平穩(wěn)，進一步地，保證模擬實驗應力的順利進行。

由于在模擬實驗應力的過程中，需要對彈性底部壁2進行拉伸，因而，該底板1的縱向尺寸應當大于該彈性底部壁2的最大拉伸長度。另外，為保證模擬實驗應力的精確性，該底板1與彈性底部壁2的底端面相接處的上表面應當保證一定的平整度，避免在對彈性底部壁2拉伸或收縮的過程中，影響該彈性底部壁2的彈性形變。

在本申請的實施例中，該彈性底部壁2大致呈方形或矩形。由于在模擬實驗應力(模擬地應力)的過程中，需要不斷的拉伸該彈性底部壁2或收縮該彈性底部壁2。因而，該彈性底部壁2應當具有較好的彈性和韌性，不會因為被反復的拉伸和收縮而發(fā)生損壞的現象。故該彈性底部壁2應當由韌性好和彈性好的材質制造而成。在本申請的實施例中，該彈性底部壁2可由橡膠材質制造而成。

在該彈性底部壁2的四周均垂直設置有止擋部(圖中未示出)，這樣，便在該彈性底部壁2上構造有容納空間。其中，位于該彈性底壁部2的上下兩端的止擋部在隨彈性底部壁2進行縱向拉伸的過程中，會發(fā)生相互遠離的運動，從而使得該容納空間變大。同時，當該彈性底部壁2的縱向拉伸達到最遠距離(該彈性底部壁2的縱向拉伸程度達到最大彈性極限)后，通過其自身的彈性恢復力會逐漸恢復到未發(fā)生拉伸時的最初狀態(tài)。然而在該彈性底部壁2逐漸發(fā)生彈性復位的過程中，位于彈性底部壁2的上下兩端的止擋部會逐漸相互靠近至最初位置，從 而使得上述容納空間變回最初的空間大小。由此可知，上述容納空間為容納空間。

在本發(fā)明中，為精確模擬實驗應力的具體情況，需在上述容納空間中交替分層布有不同顏色的砂體，通過觀察不同顏色砂體的截面形狀變化，便可判斷出地應力的構造情況。由于在整個實驗中需要隨時觀察位于容納空間中不同顏色砂體的分布狀況，因而，需將上述止擋部由透明材質制造而成。在本申請的實施例中，該止擋部可由玻璃材質制造而成。

在本申請的實施例中，該第一拉伸組件3和第二拉伸組件4分別設置在彈性底部壁2的上下兩端。這樣，通過如下所述的驅動組件6分別作用給使得該第一拉伸組件3和第二拉伸組件4相互遠離的拉伸力，從而實現對彈性底部壁2的縱向拉伸作用。該第一拉伸組件3和第二拉伸組件4均大致呈筒狀。

在本申請的實施例中，該連接組件5對稱式設置在該彈性底部壁2的兩側，且位于同一側的各連接組件5呈間隔式設置。其中，該連接組件5大致呈筒狀。

在本申請的實施例中，該固定組件7固定設置在底板1上，并分別與相應的該連接組件5相固定連接。其中，在該彈性底部壁2的任一側，各連接組件5均位于固定組件7與彈性底部壁2之間。

具體地，位于該彈性底部壁2左側的各連接組件5均與位于該底板1左側的固定組件7相連接，而位于該彈性底部壁2右側的各連接組件5均與位于該底板1右側的固定組件7相連接。從而便可實現固定位于該彈性底部壁2的左右兩側的連接組件5之間的位置，防止在該彈性底部壁2進行縱向拉伸實驗時，因位于該彈性底部壁2的左右兩側的連接組件5發(fā)生相互靠近的現象，從而造成該彈性底部壁2的中間區(qū)域發(fā)生不均勻拉伸變形的弊端。

如圖1所示，在一個優(yōu)選的實施例中，該連接組件5包括與彈性底部壁2相連接的彈性筒體51和套設在彈性筒體51內部的柱狀桿件52。具體地，位于該彈性底部壁2左側的彈性筒體51與彈性底部壁2的左側相連接，位于該彈性底壁部2右側的彈性筒體51與彈性底部壁2的右側相連接。另外，為了更好地使得彈性底部壁2在進行拉伸實驗時，能夠均勻拉伸變形。因而，位于該彈性底部壁2左右兩側的連接組件5應當呈對稱式設置。在本申請的實施例中，該柱狀桿件52的設置，用于與如下所述的連接部73相連接，從而實現對該連接部73的固定。

該彈性筒體51大致呈筒狀，且內部為中空結構。為了方便該柱狀桿件52能夠順利地套入該彈性筒體51的內部，并能夠牢固地固定在該彈性筒體51內。因 而，該彈性筒體51應當由彈性材質制造而成。在本申請的實施例中，該彈性筒體51可由橡膠材質制造而成。

在本申請的實施例中，該柱狀桿件52大致呈桿狀。由于該柱狀桿件52的設置，能夠起到連接如下所述的滾動部72。因而，該柱狀桿件52應當具有一定的結構強度，故該柱狀桿件52可由金屬材質制造而成。為了進一步增強該柱狀桿件52的結構強度，應當將該柱狀桿件52設置成實體結構，避免在不斷實驗的過程中發(fā)生損壞的弊端。

在一個優(yōu)選的實施例中，固定組件7包括導軌部71和設置在導軌部71內的滾動部72，以及連接部73。其中，該連接部73的一端與滾動部72相連接，另一端與柱狀桿件52相連接。這樣，通過該連接部73的設置，便實現了該滾動部72與柱狀桿件52之間的連接。在本申請的實施例中，該連接部73可為桿狀結構，并且應當由非彈性材質制造而成。例如，該連接部73可由金屬材質制造而成。這樣，不論該彈性底部壁2在進行拉伸實驗或收縮實驗時，該彈性底部壁2兩側的中間區(qū)域均不會發(fā)生向內回縮的現象，從而保證了該彈性底部壁2的均勻變形，使得應力的傳遞較為均勻。

另外，在該導軌部71的內部開設有不貫穿該導軌部71的上下表面的安裝槽(圖中未示出)，該安裝槽用于容納多個滾動部72，并未該滾動部72提供了可移動的軌道。

在本申請的實施例中，該導軌部71可為內部開有安裝槽的導軌。

在一個優(yōu)選的實施例中，該導軌部71設置在底板1上，并與該底板1為可拆卸式連接。具體地，該導軌部71可通過螺釘或螺栓緊固在底板1上，從而實現對該導軌部71的安裝及固定。這樣，由于該導軌部71固定在底板1上，而滾動部72設置在導軌部71中，連接部73一端與滾動部72相連接，另一端與柱狀桿件52相連接。因而，便確定好了該柱狀桿件52與滾動部72之間的距離。又由于該連接部73可由金屬材質制造而成，因而，不論該彈性底部壁2發(fā)生拉伸形變或擠壓形變，均不會造成使得該彈性底部壁2的中間兩側區(qū)域發(fā)生不均勻形變的弊端。

在一個優(yōu)選的實施例中，該傳遞裝置還包括用于驅動第一拉伸組件3和第二拉伸組件4相互靠近和遠離的驅動組件6。另外，該驅動組件6還能夠驅動位于彈性底部壁2的上下兩端的止擋部的相互靠近和遠離。

在一個具體的例子中，當在驅動組件6的作用下，帶動第一拉伸組件3和第二拉伸組件4發(fā)生相互遠離的運動。這樣，隨著第一拉伸組件3和第二拉伸組件4之間的逐漸遠離，使得該彈性底部壁2在縱向上逐漸拉伸。進一步地，使得位于該彈性底部壁2左右兩側的相鄰的連接組件5之間的距離逐漸增大，從而使得滾動部72在該導軌部71中逐漸滾動。由此，不僅實現了對位于該彈性底部壁2的左右兩側的連接組件5之間的橫向位置固定，同時，也保證了該彈性底部壁2兩側在縱向拉伸的過程中能夠均勻拉伸、均勻變形。

在一個優(yōu)選的實施例中，該連接部73與柱狀桿件52為可拆卸式連接。具體地，該連接部73與該柱狀桿件52可為螺栓連接、螺釘連接或螺紋連接等。這樣，不僅便于該連接部73的安裝及拆卸，而且也大大地降低了操作人員的勞動強度，提高了工作效率。

在一個優(yōu)選的實施例中，該第一拉伸組件3包括與彈性底部壁2的上端為固定連接的第一筒體31和套設在該第一筒體31內部的第一連接桿件32。該第二拉伸組件4包括與彈性底部壁2的下端為固定連接的第二筒體41和套設在該第二筒體41內部的第二連接桿件42。該第一連接桿件31和第二連接桿件42均由金屬材質制造而成。

在一個優(yōu)選的實施例中，驅動組件6分別與第一連接桿件32和第二連接桿件42為固定連接。這樣，便使得該驅動組件6能夠準確地驅動該第一連接桿件32帶動第一筒體31以及驅動該第二連接桿件42帶動第二筒體41進行相互靠近和遠離。

在一個優(yōu)選的實施例中，在驅動組件6驅動第一拉伸組件3和第二拉伸組件4相互遠離的過程中，隨著該彈性底部壁2的縱向逐漸被拉伸，而使得相鄰連接組件5之間的距離會逐漸增大。進一步地，隨著相鄰連接組件5之間距離的增大，帶動位于導軌部71中的上半部分的滾動部72和位于導軌部71中的下半部分的滾動部72相互遠離。

在一個優(yōu)選的實施例中，當上述第一拉伸組件3和第二拉伸組件4相互遠離至最大位置(達到該彈性底部壁2的最大彈性極限)后，在該彈性底部壁2自身的彈性恢復力的作用下，使得相鄰連接組件5之間的距離逐漸減小。進一步地，隨著相鄰連接組件5之間距離的減小，帶動位于導軌部71中的上半部分的滾動部72和位于導軌部71中的下半部分的滾動部72相互靠近。

在本申請的實施例中，該彈性底部壁2、彈性筒體51、第一筒體31和第二筒體41均由彈性材質制造而成。另外，該彈性底部壁2、彈性筒體51、第一筒體31和第二筒體41均采用一次性注模成型工藝完成制造，從而形成一體。

根據本發(fā)明的第一個示例，該傳遞裝置進行模擬擠壓試驗的具體工作過程為，首先，啟動驅動組件6，使得該驅動組件6驅動第一拉伸組件3和第二拉伸組件4相互遠離。當該第一拉伸組件3和第二拉伸組件4相互遠離至最大位置時，則說明此時已達到彈性底部壁2所能承受的最大彈性限度。從而，停止對該第一拉伸組件3和第二拉伸組件4相互遠離的驅動。

其次，將止擋部設置在該彈性底部壁2的四周位置以形成容納空間，并使得位于該彈性底部壁左右兩側的止擋部可一直處于固定狀態(tài)，然后使得位于該彈性底部壁2的上下兩端的止擋部可隨該彈性底部壁2的拉伸而相互遠離，也可隨該彈性底部壁2的收縮而相互靠近。

接下來，向容納空間中布砂。具體地，在彈性底部壁2上交替分層布有不同顏色的砂體。當砂體厚度達到所設計的地質模型所需厚度時，停止布砂。

然后，啟動驅動組件6，使得該驅動組件6以1×10^-5m/s至50×10^-5m/s的速度逐漸擠壓位于該彈性底部壁2的上下兩側的止擋部相互靠近，當該彈性底部壁2在自身彈性恢復力的作用下，恢復至原長時，停止該驅動組件6的驅動工作。

最后，將設置在該彈性底部壁2四周的止擋部拆下，用專用工具將變形后的砂體按等厚度由前向后切出，并對切出部分的砂體剖面進行照相，最終用專用圖像分析軟件分析出應力的擠壓變形。在本發(fā)明中，由于專用工具和專用圖像分析軟件是本領域技術人員所熟知的，因而不作詳述。

根據本發(fā)明的第二個示例，該傳遞裝置進行模擬拉伸試驗的具體工作過程為，首先，將止擋部設置在該彈性底部壁2的四周位置以形成容納空間，并使得位于該彈性底部壁左右兩側的止擋部可一直處于固定狀態(tài)，然后使得位于該彈性底部壁2的上下兩端的止擋部可隨該彈性底部壁2的拉伸而相互遠離，也可隨該彈性底部壁2的收縮而相互靠近。

其次，向容納空間中布砂。具體地，在彈性底部壁2上交替分層布有不同顏色的砂體。當砂體厚度達到所設計的地質模型所需厚度時，停止布砂。

然后，啟動驅動組件6，使得該驅動組件6驅動第一拉伸組件3和第二拉伸組件4相互遠離。當該第一拉伸組件3和第二拉伸組件4相互遠離至最大位置時， 則說明此時已達到彈性底部壁2所能承受的最大彈性限度。從而，停止對該第一拉伸組件3和第二拉伸組件4相互遠離的驅動。

最后，將設置在該彈性底部壁2四周的止擋部拆下，并用專用工具將變形后的砂體按等厚度由前向后切出，并對切出部分的砂體剖面進行照相，最終用專用圖像分析軟件分析出應力的拉伸變形。

綜上所述，該傳遞裝置具有模擬實驗應力準確、發(fā)生均勻形變以及均勻傳遞應力的優(yōu)點。另外，該傳遞裝置還具有結構簡單、操作方便的優(yōu)點。該傳遞裝置在進行拉伸模擬和擠壓模擬的實驗中，能夠始終保持彈性底部壁均勻拉伸和均勻收縮，從而使得彈性底部壁的變形更為均勻、應力傳遞的更遠，進一步地，更加清晰、準確地分析出地應力的構造過程。

雖然已經參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結構沖突，各個實施例中所提到的各項技術特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權利要求的范圍內的所有技術方案。