一種地基與邊坡工程模型試驗(yàn)平臺(tái)制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種地基與邊坡工程模型試驗(yàn)平臺(tái)。主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板的長(zhǎng)邊一側(cè)面上設(shè)有儀器埋設(shè)孔和數(shù)據(jù)引出線孔，另一側(cè)面上設(shè)有可視窗口；在長(zhǎng)方形鋼結(jié)構(gòu)模型槽底部的碎石和砂墊層內(nèi)設(shè)有供水水管管網(wǎng)，該管網(wǎng)與水箱、真空抽水裝置相連；主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板的短邊一側(cè)面上設(shè)有排水孔；在主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱上長(zhǎng)邊兩側(cè)跨接兩端帶卡扣的反力梁，反力梁下端面設(shè)有液壓千斤頂、球形鉸接、承壓板組成的伺服加載系統(tǒng)；位移傳感器、土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器等連接組成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本試驗(yàn)平臺(tái)可用于開展針對(duì)地基與邊坡工程多種致災(zāi)條件、多種加固方式的模型試驗(yàn)研究。（*該技術(shù)在2017年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及的是一種用于巖土工程
的模型試驗(yàn)裝置，特別是涉及一種適用于地基與邊坡工程的模型試驗(yàn)平臺(tái)。
技術(shù)介紹
我國(guó)是一個(gè)山地、丘陵廣泛分布的國(guó)家，在土木工程建設(shè)時(shí)往往會(huì)遇到各種邊坡，包括天然邊坡、挖方邊坡和填筑邊坡。這些邊坡在各種自然或人為災(zāi)害條件下(如暴雨、水位上升、開挖、堆載等)可能會(huì)發(fā)生失穩(wěn)滑動(dòng)，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。由于邊坡的致災(zāi)因素復(fù)雜多樣，其失穩(wěn)模式、災(zāi)變機(jī)理非常復(fù)雜。為深入認(rèn)識(shí)復(fù)雜環(huán)境條件下邊坡災(zāi)變機(jī)理，正確評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性和提出經(jīng)濟(jì)、有效的防(減)災(zāi)工程措施，需要針對(duì)不同地質(zhì)條件開展大比尺滑坡災(zāi)害模擬試驗(yàn)研究，揭示邊坡失穩(wěn)模式和災(zāi)變機(jī)理，進(jìn)行危險(xiǎn)邊坡加固方案的比較，并驗(yàn)證巖土工程數(shù)值分析理論與軟件。另外，在基礎(chǔ)工程實(shí)踐中也經(jīng)常遭遇不良地質(zhì)條件，如軟粘土地基。軟弱地基處理方法和技術(shù)是當(dāng)前軟土地區(qū)重要的巖土工程課題之一。大比尺的地基模型試驗(yàn)既可以進(jìn)行地基變形及失穩(wěn)機(jī)理的研究，也可以進(jìn)行軟弱地基加固方案的比選。本試驗(yàn)平臺(tái)可以對(duì)軟弱地基的堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、IFCO強(qiáng)制固結(jié)法、柔性樁復(fù)合地基、剛性樁基礎(chǔ)等進(jìn)行大比尺模型試驗(yàn)研究。目前國(guó)內(nèi)外常用的土工模型試驗(yàn)手段包括離心模型試驗(yàn)和1g模型試驗(yàn)。離心模型試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)在于可以用較小的模型重現(xiàn)原型的應(yīng)力場(chǎng)，其不足之處在于土顆粒尺寸效應(yīng)，另外由于模型尺寸較小，測(cè)量?jī)x器的選型、布置和埋設(shè)比較困難。目前有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的1g土工模型試驗(yàn)系統(tǒng)的尺寸比較小，功能比較單一(即一個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)只能用于單因素災(zāi)變模擬試驗(yàn))。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有土工模型試驗(yàn)技術(shù)的不足，提供一種地基與邊坡工程模型試驗(yàn)平臺(tái)，使其能夠模擬多種致災(zāi)條件、多種加固方式的邊坡(或地基)失穩(wěn)過(guò)程，揭示失穩(wěn)模式和災(zāi)變機(jī)理，為選擇經(jīng)濟(jì)、合理的防(減)災(zāi)工程措施提供依據(jù)。本技術(shù)采用的技術(shù)方案是：包括主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱和主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板組成的長(zhǎng)方形鋼結(jié)構(gòu)模型槽，主-->體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板的長(zhǎng)邊一側(cè)面上垂直并列設(shè)有多排、每排有多個(gè)儀器埋設(shè)孔和數(shù)據(jù)引出線孔，主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板的長(zhǎng)邊另一側(cè)面上垂直設(shè)有多排、每排有多個(gè)可視窗口；在長(zhǎng)方形鋼結(jié)構(gòu)模型槽底部的碎石和砂墊層內(nèi)設(shè)有多排帶出水孔的支路水管管網(wǎng)，帶出水孔的支路水管管網(wǎng)相互連通后，經(jīng)數(shù)個(gè)分別帶第一控制閥門的水管與硬質(zhì)水管連通后分成兩路，一路經(jīng)第二控制閥門后接水箱，另一路經(jīng)第三控制閥門和第四控制閥門后接真空抽水裝置；主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板的短邊一側(cè)面上設(shè)有排水孔；在主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱上面長(zhǎng)邊兩側(cè)跨接反力梁，反力梁兩端分別有卡扣，反力梁能沿長(zhǎng)邊滑動(dòng)后用卡扣拉緊固定，反力梁下端面設(shè)有由液壓控制系統(tǒng)控制的數(shù)個(gè)液壓千斤頂，數(shù)個(gè)千斤頂滑動(dòng)端分別用球形鉸接與承壓板連接組成的伺服加載系統(tǒng)；在主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱上面長(zhǎng)邊兩側(cè)跨接位移傳感器可移動(dòng)支架，位移傳感器可移動(dòng)支架下方設(shè)有數(shù)個(gè)位移傳感器，位移傳感器可移動(dòng)支架、位移傳感器、土壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器連接組成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。所述的水箱懸掛于帶手拉葫蘆的提升支架的滑動(dòng)軌道上，水箱內(nèi)設(shè)有保持水位恒定的常水頭浮球閥。本技術(shù)與
技術(shù)介紹
相比具有的有益效果是：(1)可產(chǎn)生多種致災(zāi)和加固條件、模擬功能多，包括堆載、開挖、地下水位變動(dòng)、真空預(yù)壓、復(fù)合地基、樁基等；(2)可以對(duì)多種不同地層組合條件的邊坡和地基進(jìn)行模擬；地基和邊坡模型中土層條件、地下水位、初始應(yīng)力狀態(tài)及邊界條件可控、已知；(3)模型槽尺寸大(主體模型槽內(nèi)尺寸為長(zhǎng)15m×寬5m×高6m)，可開展大比尺模型試驗(yàn)，模型試驗(yàn)的尺寸效應(yīng)和邊界效應(yīng)小；(4)立地式鋼結(jié)構(gòu)模型槽設(shè)計(jì)使其具有很好的可視性(即可視窗口)，且便于儀器設(shè)備的埋設(shè)；(5)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)全面、綜合，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)物理量的自動(dòng)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)相對(duì)容易，試驗(yàn)操作比較簡(jiǎn)單；(6)具有可移動(dòng)的反力梁裝置，方便進(jìn)行不同位置及組合的加載試驗(yàn)。附圖說(shuō)明圖1是試驗(yàn)平臺(tái)示意圖。圖2是何服加載裝置的示意圖。圖中：1、主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱，2、主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板，3、儀器埋設(shè)孔，4、數(shù)據(jù)線引出孔，5、可視窗口，6、真空抽水裝置，7、水箱，8、常水頭浮球閥，-->9、手拉葫蘆，10、軟管，11、提升支架，12、控制閥門，13、正負(fù)壓力表，14、硬質(zhì)水管，15、帶出水孔的支路水管管網(wǎng)，16、碎石和砂墊層，17、排水孔，18、反力梁，19、卡扣，20、液壓千斤頂，21、承壓板，22、球形鉸接，23、位移傳感器可移動(dòng)支架，24、位移傳感器，25、土壓力傳感器，26、孔隙水壓力傳感器，27、邊坡模型，28、液壓管路，29、液壓控制系統(tǒng)。具體實(shí)施方式如圖1、圖2所示，本技術(shù)包括主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱1和主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板2組成的長(zhǎng)方形鋼結(jié)構(gòu)模型槽，該槽的內(nèi)底面和四個(gè)內(nèi)側(cè)面均采取密封措施，做到在使用過(guò)程中不漏水、不漏氣；主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板2內(nèi)壁進(jìn)行了特殊的光滑處理，可以減小側(cè)面摩擦及邊界效應(yīng)；主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板2的長(zhǎng)邊一側(cè)面上垂直并列設(shè)有多排、每排有多個(gè)儀器埋設(shè)孔3和數(shù)據(jù)引出線孔4，以方便監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)和儀器信號(hào)線的引出；主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板2的長(zhǎng)邊另一側(cè)面上垂直設(shè)有多排、每排有多個(gè)側(cè)面可視窗口5，透過(guò)可視窗口可以觀察和量測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中土體的側(cè)向位移，可視窗口周邊采取特殊的密封措施；在長(zhǎng)方形鋼結(jié)構(gòu)模型槽底部的碎石和砂墊層16內(nèi)設(shè)有多排帶出水孔的支路水管管網(wǎng)15，該墊層可以使模型槽底部的水頭均勻分布；帶出水孔的支路水管管網(wǎng)15相互連通后，經(jīng)數(shù)個(gè)分別帶第一控制閥門12的水管與硬質(zhì)水管14連通后分成兩路，一路經(jīng)第二控制閥門12和軟管10后接水箱7，另一路經(jīng)第三控制閥門12和第四控制閥門12后接真空抽水裝置6，硬質(zhì)水管14上接有正負(fù)壓力表13；將第三控制閥門12和第四控制閥門12關(guān)閉，開啟第二控制閥門12，可以通過(guò)控制水箱的高度來(lái)控制地下水位高度；主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板2的短邊一側(cè)面上設(shè)有排水孔17，通過(guò)此孔可以通過(guò)排水降低模型槽內(nèi)的水位；在主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱1上面長(zhǎng)邊兩側(cè)跨接反力梁18，反力梁18兩端分別有卡扣19，反力梁18能沿長(zhǎng)邊滑動(dòng)后用卡扣19拉緊固定，反力梁18下端面設(shè)有由液壓控制系統(tǒng)29經(jīng)液壓管路28控制的數(shù)個(gè)等分布置的液壓千斤頂20，數(shù)個(gè)千斤頂20滑動(dòng)端分別用球形鉸接22與承壓板21連接組成的伺服加載系統(tǒng)，這種卡扣固定方式極大方便了反力梁18的移位，通過(guò)變換反力梁的位置，可根據(jù)試驗(yàn)需要實(shí)施在模型內(nèi)不同位置加載；在主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱1上面長(zhǎng)邊兩側(cè)跨接位移傳感器可移動(dòng)支架23，位移傳感器可移動(dòng)支架23下方設(shè)有數(shù)個(gè)等分布置的位移傳感器24，位移傳感器可移動(dòng)支架23、位移傳感器24、土壓力傳感器25和孔隙水壓力傳感器26連接組成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)相連用于模型試驗(yàn)過(guò)程中多物理量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)記錄。-->所述的水箱7懸掛于帶手拉葫蘆9的提升支架11的滑動(dòng)軌道上，水箱7內(nèi)設(shè)有保持水位恒定的常水頭浮球閥8。實(shí)施例：現(xiàn)以一個(gè)臨河的岸邊坡坡頂加載導(dǎo)致滑坡的試驗(yàn)為例來(lái)說(shuō)明本試驗(yàn)平臺(tái)的使用方法。在主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱1和主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板2組成的試驗(yàn)平臺(tái)的鋼結(jié)構(gòu)模型槽中填筑一定坡度和坡高的邊坡模型27。邊坡模型27的土層條件可以根據(jù)試驗(yàn)需求制備，如均質(zhì)粉土邊坡、多層土質(zhì)邊坡等。邊坡模型的填筑方法可以采用砂雨法，也可在填筑后利用夯實(shí)機(jī)按一定密度壓實(shí)。邊坡模型27填筑過(guò)程中在邊坡內(nèi)部若干位置本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種地基與邊坡工程模型試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：包括主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱（１）和主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板（２）組成的長(zhǎng)方形鋼結(jié)構(gòu)模型槽，主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板（２）的長(zhǎng)邊一側(cè)面上垂直并列設(shè)有多排、每排有多個(gè)儀器埋設(shè)孔（３）和數(shù)據(jù)引出線孔（４），主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板（２）的長(zhǎng)邊另一側(cè)面上垂直設(shè)有多排、每排有多個(gè)可視窗口（５）；在長(zhǎng)方形鋼結(jié)構(gòu)模型槽底部的碎石和砂墊層（１６）內(nèi)設(shè)有多排帶出水孔的支路水管管網(wǎng)（１５），帶出水孔的支路水管管網(wǎng)（１５）相互連通后，經(jīng)數(shù)個(gè)分別帶第一控制閥門（１２）的水管與硬質(zhì)水管（１４）連通后分成兩路，一路經(jīng)第二控制閥門（１２）后接水箱（７），另一路經(jīng)第三控制閥門（１２）和第四控制閥門（１２）后接真空抽水裝置（６）；主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板（２）的短邊一側(cè)面上設(shè)有排水孔（１７）；在主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱（１）上面長(zhǎng)邊兩側(cè)跨接反力梁（１８），反力梁（１８）兩端分別有卡扣（１９），反力梁（１８）能沿長(zhǎng)邊滑動(dòng)后用卡扣（１９）拉緊固定，反力梁（１８）下端面設(shè)有由液壓控制系統(tǒng)（２９）控制的數(shù)個(gè)的液壓千斤頂（２０），數(shù)個(gè)千斤頂（２０）滑動(dòng)端分別用球形鉸接（２２）與承壓板（２１）連接組成的伺服加載系統(tǒng)；在主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱（１）上面長(zhǎng)邊兩側(cè)跨接位移傳感器可移動(dòng)支架（２３），位移傳感器可移動(dòng)支架（２３）下方設(shè)有數(shù)個(gè)位移傳感器（２４），位移傳感器可移動(dòng)支架（２３）、位移傳感器（２４）、土壓力傳感器（２５）和孔隙水壓力傳感器（２６）等連接組成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種地基與邊坡工程模型試驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：包括主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱(1)和主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板(2)組成的長(zhǎng)方形鋼結(jié)構(gòu)模型槽，主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板(2)的長(zhǎng)邊一側(cè)面上垂直并列設(shè)有多排、每排有多個(gè)儀器埋設(shè)孔(3)和數(shù)據(jù)引出線孔(4)，主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板(2)的長(zhǎng)邊另一側(cè)面上垂直設(shè)有多排、每排有多個(gè)可視窗口(5)；在長(zhǎng)方形鋼結(jié)構(gòu)模型槽底部的碎石和砂墊層(16)內(nèi)設(shè)有多排帶出水孔的支路水管管網(wǎng)(15)，帶出水孔的支路水管管網(wǎng)(15)相互連通后，經(jīng)數(shù)個(gè)分別帶第一控制閥門(12)的水管與硬質(zhì)水管(14)連通后分成兩路，一路經(jīng)第二控制閥門(12)后接水箱(7)，另一路經(jīng)第三控制閥門(12)和第四控制閥門(12)后接真空抽水裝置(6)；主體結(jié)構(gòu)側(cè)面鋼板(2)的短邊一側(cè)面上設(shè)有排水孔(17)；在主體鋼結(jié)構(gòu)梁柱(1)上面長(zhǎng)邊兩...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳云敏，詹良通，王順玉，凌道盛，蔣建群，賈官偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：86[]