一種可加載的平面相似模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于相似模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。具體涉及一種可加載的平面相似模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，地下巖土工程所提出的問題日益復(fù)雜和繁瑣。無論是礦產(chǎn)資源開發(fā)還是地下交通建設(shè)，單純用數(shù)學(xué)方法很難得到精確的解析解，人們不得不通過實(shí)驗(yàn)的方法以探求靠理論知識(shí)無法研究的復(fù)雜現(xiàn)象的規(guī)律性。同時(shí)，由于地下巖土工程龐大，一般具有不可復(fù)制性，因此相似模擬試驗(yàn)是很有效的研究手段。目前，廣泛采用的是簡單平面二維相似模擬試驗(yàn)裝置，該類裝置雖結(jié)構(gòu)簡單、成本低、觀測直觀和操作方便，但不能實(shí)現(xiàn)豎直和水平兩個(gè)方向的可控加壓，不能模擬實(shí)際地下巖體工程中存在的豎直和水平方向的應(yīng)力，因此相似模擬的效果較差。目前雖然出現(xiàn)了部分可加壓相似模擬試驗(yàn)裝置，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高，操作較為不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作性強(qiáng)、能實(shí)現(xiàn)豎直和水平方向的可加載的平面相似模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:所述的可加載的平面相似模擬試驗(yàn)系統(tǒng)由框架和加載裝置組成。
[0005]框架的結(jié)構(gòu)是:上橫梁、下橫梁、左立柱和右立柱連接成矩形框架，矩形框架均為H型鋼。左立柱和右立柱的內(nèi)側(cè)翼板對(duì)稱地固定有兩條角鋼，兩條角鋼的一條邊對(duì)稱地固定在各自內(nèi)側(cè)翼板的腹板兩側(cè)，兩條角鋼的另一條邊對(duì)稱地加工有螺栓孔，所述的另一條邊與各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)側(cè)翼板的邊緣平齊，兩條角鋼的下端位于下橫梁的上平面，兩條角鋼的上端與第一液壓千斤頂在初始位置時(shí)的伸出端為同一水平面。前側(cè)擋板和后側(cè)擋板通過螺栓與所述矩形框架兩側(cè)的角鋼對(duì)應(yīng)連接。
[0006]加載裝置由豎直加載部分和水平加載部分組成，豎直加載部分是:兩個(gè)第一液壓千斤頂豎直地固定在上橫梁的下平面，兩個(gè)第一液壓千斤頂?shù)纳斐龆斯潭ㄓ猩霞訅喊?，上加壓板的左端裝有第一滾輪，第一滾輪與左立柱的內(nèi)側(cè)面相接觸，兩個(gè)第一液壓千斤頂?shù)纳斐龆藢?duì)稱地位于上加壓板的兩個(gè)四等分點(diǎn)處。水平加載部分是:兩個(gè)第二液壓千斤頂水平地固定在右立柱的內(nèi)側(cè)面，兩個(gè)第二液壓千斤頂?shù)纳斐龆斯潭ㄓ杏壹訅喊澹壹訅喊宓南露搜b有第二滾輪，第二滾輪與下橫梁的上平面相接觸，第二液壓千斤頂?shù)纳斐龆藢?duì)稱地位于右加壓板的兩個(gè)四等分點(diǎn)處。
[0007]上加壓板的長度為第二液壓千斤頂在最大行程時(shí)右加壓板與左立柱的內(nèi)側(cè)面間的距離，右加壓板的長度為第一液壓千斤頂在最大行程時(shí)上加壓板與下橫梁的上平面間的距離。上加壓板和右加壓板的寬度相等，所述寬度小于矩形框架的前側(cè)擋板和后側(cè)擋板內(nèi)側(cè)面間的距離，兩者差為5?8mm。上加壓板、右加壓板、下橫梁、左立柱、前側(cè)擋板和后側(cè)擋板圍成相似模型澆筑區(qū)域。
[0008]所述前側(cè)擋板和后側(cè)擋板為槽鋼。
[0009]本實(shí)用新型的使用方法是:
[0010]步驟一、第一液壓千斤頂和第二液壓千斤頂位于初始位置時(shí)，先安裝全部后側(cè)擋板和3~5根前側(cè)擋板，構(gòu)成第一階段的相似模型澆筑區(qū)域，向第一階段的相似模型澆筑區(qū)域澆筑混凝土;再安裝3?5根前側(cè)擋板，構(gòu)成第二階段的相似模型澆筑區(qū)域，向第二階段的相似模型澆筑區(qū)域澆筑混凝土;……；直至安裝的前側(cè)擋板與后側(cè)擋板平齊，構(gòu)成整個(gè)的相似模型澆筑區(qū)域，向整個(gè)的相似模型澆筑區(qū)域澆筑混凝土。
[0011]在澆筑混凝土的過程中預(yù)埋應(yīng)力盒。養(yǎng)護(hù)。
[0012]步驟二、養(yǎng)護(hù)后，開啟第一液壓千斤頂和第二液壓千斤頂，對(duì)相似模型加載。在載荷不變的條件下，再開挖相似模型，在開挖區(qū)域周圍粘貼壓電薄膜傳感器。然后通過壓電薄膜傳感器和預(yù)埋的應(yīng)力盒采集的相似模型在試驗(yàn)過程中的受力數(shù)據(jù)，分析相似模型的受力情況。
[0013]由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
[0014]本實(shí)用新型的框架由H型鋼、槽鋼和角鋼組成，加載裝置僅由兩對(duì)液壓千斤頂和對(duì)應(yīng)的加壓板組成，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。同時(shí)，相似模型澆筑區(qū)域較小，相似模型的制造成本較低。
[0015]本實(shí)用新型在深部巖土工程相似模擬時(shí)，通過相似模型豎直加載方式能有效模擬自重地應(yīng)力，避免為實(shí)現(xiàn)自重地應(yīng)力的模擬而構(gòu)建大尺寸的相似模型。因此，本實(shí)用新型的相似模型澆筑區(qū)域較小，澆筑過程更加簡單可控。相似模型澆筑區(qū)域上方的上加壓板和右側(cè)的右加壓板可實(shí)現(xiàn)一定行程的移動(dòng)。因此，本實(shí)用新型的操作性強(qiáng)。
[0016]本實(shí)用新型的豎直加載部分的第一液壓千斤頂和水平加載部分的第二液壓千斤頂各有一套液壓控制回路，可分別執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了豎直和水平兩個(gè)方向的可控加載，能對(duì)實(shí)際巖土工程中豎直地應(yīng)力和水平地應(yīng)力進(jìn)行有效模擬。
[0017]因此，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作性強(qiáng)、能實(shí)現(xiàn)豎直和水平方向可控加載的特點(diǎn)，適用于地下巖土工程的相似模擬試驗(yàn)研究。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖2為圖1的A-A向剖視示意圖；
[0020]圖3為圖1的B-B向剖視示意圖；
[0021]圖4為圖1的C-C向剖視示意圖；
[0022]圖5為圖1中I的局部放大不意圖；
[0023]圖6為圖2中Π的局部放大示意圖；
[0024]圖7為圖4中ΙΠ的局部放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述，并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。
[0026]實(shí)施例1
[0027]一種可加載的平面相似模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。如圖1、圖2、圖3和圖4所示，所述的可加載的平面相似模擬試驗(yàn)系統(tǒng)由框架和加載裝置組成。
[0028]框架的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2、圖3和圖4所示:上橫梁1、下橫梁10、左立柱11和右立柱4連接成矩形框架，矩形框架均為H型鋼。左立柱11和右立柱4的內(nèi)側(cè)翼板對(duì)稱地固定有兩條角鋼5，如圖7所示，兩條角鋼5的一條邊對(duì)稱地固定在各自內(nèi)側(cè)翼板的腹板兩側(cè)，兩條角鋼5的另一條邊對(duì)稱地加工有螺栓孔，所述的另一條邊與各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)側(cè)翼板的邊緣平齊。如圖1所示，兩條角鋼5的下端位于下橫梁10的上平面，兩條角鋼5的上端與第一液壓千斤頂2在初始位置時(shí)的伸出端為同一水平面。前側(cè)擋板9和后側(cè)擋板8通過螺栓與所述矩形框架兩側(cè)的角鋼5對(duì)應(yīng)連接。
[0029]如圖1所示，加載裝置由豎直加載部分和水平加載部分組成，豎直加載部分是:兩個(gè)第一液壓千斤頂2豎直地固定在上橫梁I的下平面，兩個(gè)第一液壓千斤頂2的伸出端固定有上加壓板3，如圖1和圖5所示，上加壓板3的左端裝有第一滾輪12，第一滾輪12與左立柱11的內(nèi)側(cè)面相接觸，兩個(gè)第一液壓千斤頂