本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種新型邊坡離心模型試驗(yàn)測(cè)試裝置，包括離心機(jī)，離心機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)臂兩端設(shè)有吊籃，吊籃內(nèi)固定有模型箱，模型箱內(nèi)設(shè)有基巖層和覆蓋層形成坡形的巖土體，巖土體的坡底緊貼模型箱側(cè)壁設(shè)有抗滑樁，抗滑樁與巖土體接觸面設(shè)有光纖光柵傳感器，巖土體的坡頂緊貼模型箱的另一側(cè)壁相鄰地設(shè)有四個(gè)位移測(cè)量元件，沿覆蓋層斜插有設(shè)有光纖光柵傳感器的測(cè)試錨桿，離心機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)臂上還固定設(shè)有光纖光柵解調(diào)儀和PC機(jī)，光柵解調(diào)儀和PC機(jī)分別連接到離心機(jī)的電源，抗滑樁、測(cè)試錨桿和位移測(cè)量元件上的光纖光柵傳感器通過(guò)依次串聯(lián)后接入高分辨率光纖光柵解調(diào)儀，光纖光柵解調(diào)儀接入PC機(jī)或存儲(chǔ)設(shè)備。本實(shí)用新型專利技術(shù)具有易操作、造價(jià)低、安全可靠的特點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種新型邊坡離心模型試驗(yàn)測(cè)試裝置，在土工離心場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)于邊坡位移、抗滑粧和錨桿受力測(cè)試的光纖光柵綜合測(cè)試，尤其適用于離心場(chǎng)中模型構(gòu)件尺寸小、工作環(huán)境惡劣的情況。
技術(shù)介紹
目前，在離心場(chǎng)中對(duì)于邊坡位移及土工結(jié)構(gòu)物測(cè)試時(shí)多采用傳統(tǒng)的電學(xué)元件，如采用差動(dòng)位移計(jì)測(cè)試坡面位移變化，以及采用應(yīng)變片測(cè)試抗滑粧等結(jié)構(gòu)物的力學(xué)響應(yīng)。采用傳統(tǒng)的電學(xué)測(cè)試元件時(shí)面臨諸多問(wèn)題，其中差動(dòng)位移計(jì)僅能測(cè)試邊坡表面的位移，無(wú)法測(cè)試坡體內(nèi)部位移，且存在測(cè)試點(diǎn)與巖土體之間協(xié)調(diào)變形困難的問(wèn)題；而在對(duì)于抗滑粧和錨桿進(jìn)行受力測(cè)試時(shí)，由于離心模型件尺寸較小，采用常規(guī)的應(yīng)變片對(duì)其進(jìn)行測(cè)試則面臨布點(diǎn)不易、粘接困難等現(xiàn)象。此外，邊坡模型在離心場(chǎng)中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于坡體中水分以及模型箱隨機(jī)震動(dòng)的影響，應(yīng)變片也往往出現(xiàn)完全或部分脫落失效的現(xiàn)象，造成測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)規(guī)律性差，難以保證試驗(yàn)成果的真實(shí)可靠性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是要解決現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種具有較高的靈敏度和精確度新型邊坡離心模型試驗(yàn)測(cè)試裝置。為達(dá)到上述目的，本技術(shù)是按照以下技術(shù)方案實(shí)施的:一種新型邊坡離心模型試驗(yàn)測(cè)試裝置，包括離心機(jī)，離心機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)臂兩端設(shè)有吊籃，吊籃內(nèi)固定有模型箱，模型箱內(nèi)設(shè)有基巖層和覆蓋層形成坡形的巖土體，所述巖土體的坡底緊貼模型箱側(cè)壁設(shè)有抗滑粧，抗滑粧與巖土體接觸面設(shè)有光纖光柵傳感器，巖土體的坡頂緊貼模型箱的另一側(cè)壁相鄰地設(shè)有四個(gè)位移測(cè)量元件，沿覆蓋層斜插有設(shè)有光纖光柵傳感器的測(cè)試錨桿，所述位移測(cè)量元件包括固定塊、等強(qiáng)度梁、鋼絲和十字位移測(cè)點(diǎn)，固定塊的一端面固定在巖土體的坡頂緊貼模型箱的另一側(cè)壁、對(duì)稱的另一端面固定連接等強(qiáng)度梁的一端，等強(qiáng)度梁上設(shè)有光纖光柵傳感器，等強(qiáng)度梁的另一端連接鋼絲的一端，鋼絲的另一端連接十字位移測(cè)點(diǎn)，所述四個(gè)十字位移測(cè)點(diǎn)分布在于巖土體的覆蓋層內(nèi)；所述離心機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)臂上還固定設(shè)有光纖光柵解調(diào)儀和PC機(jī)，光柵解調(diào)儀和PC機(jī)分別連接到離心機(jī)的電源，所述抗滑粧、測(cè)試錨桿和位移測(cè)量元件上的光纖光柵傳感器通過(guò)光纖線路依次串聯(lián)后接入高分辨率光纖光柵解調(diào)儀，光纖光柵解調(diào)儀通過(guò)USB端口接入PC機(jī)或存儲(chǔ)設(shè)備。作為本技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述測(cè)試錨桿設(shè)置為兩根。作為本技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述鋼絲的直徑為0.3mm。作為本技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述測(cè)試錨桿的表面粘貼Imm厚的石英砂。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)可以解決離心模型試驗(yàn)中坡體位移和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力監(jiān)測(cè)困難的問(wèn)題，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。此外，本技術(shù)能通過(guò)對(duì)現(xiàn)有離心試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的技術(shù)改造，即可實(shí)現(xiàn)在離心場(chǎng)中的光纖測(cè)試，具有易操作、造價(jià)低、安全可靠的特點(diǎn)。【附圖說(shuō)明】圖1是本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本技術(shù)的連接示意圖；圖3是本技術(shù)位移測(cè)量元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本技術(shù)光纖光柵數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示信息圖。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步描述，在此技術(shù)的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明用來(lái)解釋本技術(shù)，但并不作為對(duì)本技術(shù)的限定。如圖1、圖2、圖3所示的一種新型邊坡離心模型試驗(yàn)測(cè)試裝置，包括離心機(jī)1，離心機(jī)I內(nèi)的轉(zhuǎn)臂2兩端設(shè)有吊籃3，吊籃3內(nèi)固定有模型箱4，模型箱4內(nèi)設(shè)有基巖層8和覆蓋層9形成坡形的巖土體，巖土體的坡底緊貼模型箱側(cè)壁設(shè)有抗滑粧10，抗滑粧10與巖土體接觸面設(shè)有光纖光柵傳感器17，巖土體的坡頂緊貼模型箱的另一側(cè)壁相鄰地設(shè)有四個(gè)位移測(cè)量元件14，沿覆蓋層9斜插有設(shè)有光纖光柵傳感器17的測(cè)試錨桿11，位移測(cè)量元件14包括固定塊15、等強(qiáng)度梁16、鋼絲18和十字位移測(cè)點(diǎn)19，固定塊15的一端面固定在巖土體的坡頂緊貼模型箱的另一側(cè)壁、對(duì)稱的另一端面固定連接等強(qiáng)度梁16的一端，等強(qiáng)度梁16上設(shè)有光纖光柵傳感器17，等強(qiáng)度梁16的另一端連接鋼絲18的一端，鋼絲18的另一端連接十字位移測(cè)點(diǎn)19，四個(gè)十字位移測(cè)點(diǎn)19分布在于巖土體的覆蓋層9內(nèi)；離心機(jī)I內(nèi)的轉(zhuǎn)臂2上還固定設(shè)有光纖光柵解調(diào)儀5和PC機(jī)6，光柵解調(diào)儀5和PC機(jī)6分別連接到離心機(jī)的電源7，抗滑粧10、測(cè)試錨桿11和位移測(cè)量元件14上的光纖光柵傳感器17通過(guò)光纖線路依次串聯(lián)后接入高分辨率光纖光柵解調(diào)儀5，光纖光柵解調(diào)儀5通過(guò)USB端口接入PC機(jī)或存儲(chǔ)設(shè)備6。對(duì)于抗滑粧10和測(cè)試錨桿11受力進(jìn)行測(cè)試時(shí)，先進(jìn)行表面打磨處理以保證其平整度，然后采用Qick型特種膠合劑將光纖光柵傳感器17固定在預(yù)定的位置，靜止12h后即可使用，在對(duì)坡體位移測(cè)試時(shí)，為保證測(cè)點(diǎn)與巖土體之間的協(xié)調(diào)變形采用十字勾架作為十字位移測(cè)點(diǎn)19，并通過(guò)0.3_細(xì)鋼絲將其連接至等強(qiáng)度梁16，最后將等強(qiáng)度梁16通過(guò)固定塊15固定在模型箱4 一側(cè)壁；坡體位移測(cè)量采用十字位移測(cè)點(diǎn)19帶動(dòng)等強(qiáng)度梁16發(fā)生變形的方式，通過(guò)等強(qiáng)度梁16的應(yīng)變和光纖光柵傳感器17的波長(zhǎng)變化之間的關(guān)系間接獲得。對(duì)于抗滑粧10和測(cè)試錨桿11等受力構(gòu)件，當(dāng)邊坡在離心場(chǎng)中工作時(shí)，在降雨等外加荷載下會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)趨勢(shì)，從而使得坡體前端的抗滑粧10和測(cè)試錨桿11承擔(dān)相應(yīng)的荷載及產(chǎn)生協(xié)調(diào)變形，進(jìn)而導(dǎo)致光纖光柵傳感器17的波長(zhǎng)發(fā)生變化，光纖光柵解調(diào)儀5根據(jù)波長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)、光纖光柵標(biāo)稱數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)物剛度即可換算為應(yīng)變和應(yīng)力，并通過(guò)PC機(jī)或存儲(chǔ)設(shè)備6實(shí)時(shí)顯示，如圖4所示。本試驗(yàn)中光纖光柵解調(diào)儀5采用的是由美國(guó)UC公司生產(chǎn)的TX型高分辨率光纖光柵解調(diào)儀，該系統(tǒng)尺寸小、精度高，通過(guò)內(nèi)置的調(diào)諧光源和光電探測(cè)器，組成一個(gè)高精度光纖光柵傳感器解調(diào)分析儀，并可適用于不同類型的光纖傳感器，系統(tǒng)不僅可以顯示中心波長(zhǎng)隨外界條件而改變的偏移量，還可以清楚地顯示光纖光柵傳感器的光譜形狀隨外界條件而變化的過(guò)程。相關(guān)通道可以同時(shí)解調(diào)單根光纖上的多個(gè)傳感器在傳輸或反射中的信息。測(cè)試數(shù)據(jù)可以通過(guò)RS232端口或USB通訊接口高速傳送至外接的PC機(jī)或存儲(chǔ)設(shè)備6。為保證測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，本試驗(yàn)采用由Itixmix ix270型特種筆記本電腦和具有自保護(hù)系統(tǒng)的固態(tài)硬盤組成解調(diào)、存貯系統(tǒng)。由于光纖光柵解調(diào)儀5和數(shù)據(jù)存貯器需要獨(dú)立的電源7，故在試驗(yàn)中需對(duì)離心機(jī)進(jìn)行相關(guān)的電路改造，本試驗(yàn)中配合離心機(jī)轉(zhuǎn)臂上的220V預(yù)留電源，通過(guò)9芯航空插頭外接端口對(duì)上述兩個(gè)系統(tǒng)分別進(jìn)行供電。為減小試驗(yàn)過(guò)程中過(guò)多的改造和光在傳輸過(guò)程中的信號(hào)損失，本試驗(yàn)中通過(guò)方案比選采用將光纖光柵解調(diào)儀5和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6固定在離心機(jī)I轉(zhuǎn)臂2上的方案。為盡量減小離心力對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)的干擾影響以及試驗(yàn)過(guò)程中的儀器震動(dòng)，需將光纖光柵解調(diào)儀5和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6盡量放置在離心機(jī)I主軸附近，將光纖傳輸線采用夾具固定在離心機(jī)轉(zhuǎn)，2的凹槽內(nèi)，試驗(yàn)證明該方法可有效避免離心機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中線路的隨機(jī)擺動(dòng)。本技術(shù)的技術(shù)方案不限于上述具體實(shí)施例的限制，凡是根據(jù)本技術(shù)的技術(shù)方案做出的技術(shù)變形，均落入本技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。【主權(quán)項(xiàng)】1.一種新型邊坡離心模型試驗(yàn)測(cè)試裝置，包括離心機(jī)(I )，離心機(jī)(I)內(nèi)的轉(zhuǎn)臂(2)兩端設(shè)有吊籃(3)，吊籃(3)內(nèi)固定有模型箱(4)，模型箱(4)內(nèi)設(shè)有基巖層(8)和覆蓋層(9)形成坡形的巖土體，其特征在于:所述巖土體的坡底緊貼模型箱側(cè)壁設(shè)有抗滑粧(10)，抗滑粧(10)與巖土體接觸面設(shè)有光纖光柵傳感器(17)，巖土體的坡頂緊貼模型箱的另一側(cè)壁相鄰本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種新型邊坡離心模型試驗(yàn)測(cè)試裝置，包括離心機(jī)（1），離心機(jī)（1）內(nèi)的轉(zhuǎn)臂（2）兩端設(shè)有吊籃（3），吊籃（3）內(nèi)固定有模型箱（4），模型箱（4）內(nèi)設(shè)有基巖層（8）和覆蓋層（9）形成坡形的巖土體，其特征在于：所述巖土體的坡底緊貼模型箱側(cè)壁設(shè)有抗滑樁（10），抗滑樁（10）與巖土體接觸面設(shè)有光纖光柵傳感器（17），巖土體的坡頂緊貼模型箱的另一側(cè)壁相鄰地設(shè)有四個(gè)位移測(cè)量元件（14），沿覆蓋層（9）斜插有設(shè)有光纖光柵傳感器（17）的測(cè)試錨桿（11），所述位移測(cè)量元件（14）包括固定塊（15）、等強(qiáng)度梁（16）、鋼絲（18）和十字位移測(cè)點(diǎn)（19），固定塊（15）的一端面固定在巖土體的坡頂緊貼模型箱的另一側(cè)壁、對(duì)稱的另一端面固定連接等強(qiáng)度梁（16）的一端，等強(qiáng)度梁（16）上設(shè)有光纖光柵傳感器（17），等強(qiáng)度梁（16）的另一端連接鋼絲（18）的一端，鋼絲（18）的另一端連接十字位移測(cè)點(diǎn)（19），所述四個(gè)十字位移測(cè)點(diǎn)（19）分布在于巖土體的覆蓋層（9）內(nèi)；所述離心機(jī)（1）內(nèi)的轉(zhuǎn)臂（2）上還固定設(shè)有光纖光柵解調(diào)儀（5）和PC機(jī)（6），光柵解調(diào)儀（5）和PC機(jī)（6）分別連接到離心機(jī)的電源（7），所述抗滑樁（10）、測(cè)試錨桿（11）和位移測(cè)量元件（14）上的光纖光柵傳感器（17）通過(guò)光纖線路依次串聯(lián)后接入高分辨率光纖光柵解調(diào)儀（5），光纖光柵解調(diào)儀（5）通過(guò)USB端口接入PC機(jī)或存儲(chǔ)設(shè)備（6）。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李龍起，巨能攀，郭永興，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：李龍起，
類型：新型
國(guó)別省市：四川;51
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