【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于物理性質測試分析領域，特別是涉及圓形貫通溶洞物理模型試驗裝置和方法。
技術介紹
1、巖溶是地下水長期溶蝕可溶性巖石后形成的地質現象，常導致地下出現復雜溶洞結構。這些溶洞若位于建筑地基下方，將對建筑結構的安全性和穩定性構成極大威脅，可能引發地基承載力下降、不均勻沉降等問題，給建筑帶來安全隱患。
2、目前，對于巖溶地基的處理和分析，主要采用數值分析的方式進行計算。然而，這種方法主要側重于某一截面的情況分析，對于具有復雜三維立體結構的溶洞，其內部變形模式等難以進行精確的計算和分析，存在一定的局限性。
3、為了更深入地了解巖溶地基的特性和行為，需要制備巖溶地基模型試塊，利用相似原理進行模擬實驗分析。通過模擬實驗，可以直觀地觀察和分析溶洞對地基的影響，以及地基在加載過程中的變形和破壞模式，為巖溶地基的處理和設計提供更為可靠的理論依據和實驗支持。
技術實現思路
1、鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供圓形貫通溶洞物理模型試驗裝置和方法，用于制備巖溶地基模型試塊，并進行模擬實驗。
2、為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供圓形貫通溶洞物理模型試驗裝置和方法。
3、其中，圓形貫通溶洞物理模型試驗裝置，包括頂部開口的模型框和設置于所述模型框外周的加固結構；
4、還包括圓筒形腔體預留件，所述腔體預留件位于模型框內部且兩端貫穿模型框，所述模型框中澆筑巖體相似材料形成巖溶地基模型試塊，澆筑完成后，預留件在所述巖
5、可選地，所述巖體相似材料的干料質量配比為：80%的砂、5%的水泥、15%的石膏粉；
6、攪拌混合時，還需加入石膏緩凝劑和水，其中石膏緩凝劑的用量為石膏粉質量的0.3%，水的用量按照水固比1：7確定。
7、可選地，還包括軟弱夾層預留裝置，所述軟弱夾層預留裝置包括扭轉桿體和夾層膜；
8、所述腔體預留件的圓筒上沿軸線開設有膜槽，所述膜槽以兩條為一組，兩組所述膜槽分別設置在所述腔體預留件的圓周兩側；
9、所述扭轉桿體位于所述腔體預留件內，所述夾層膜以兩片為一組，兩組所述夾層膜分別設置在所述扭轉桿體的圓周兩側，各所述夾層膜一端連接于所述扭轉桿體，另一端穿過各自對應的所述膜槽后，外端拉緊固定，同組的兩片所述夾層膜方向一致，兩片所述夾層膜內部澆筑軟弱夾層相似材料；
10、所述軟弱夾層相似材料的干料質量配比為：80%的砂、10%的紅黏土、10%的石膏粉；
11、攪拌混合時，還需加入石膏緩凝劑和水，其中石膏緩凝劑的用量為石膏粉質量的0.3%，水的用量按照水固比1：7確定。
12、可選地，還包括應變檢測裝置，所述應變檢測裝置包括第一側端蓋、第二側端蓋、檢測軸和驅動機構；
13、試驗時，澆注體的四周設置限位板，所述限位板上與貫通溶洞對應位置設置有孔，所述第一側端蓋和第二側端蓋分別通過卡緊結構設置在所述貫通溶洞的兩側出口并貼于所述限位板，所述檢測軸設置于所述貫通溶洞內，所述檢測軸的兩端分別由所述第一側端蓋和第二側端蓋轉動支撐并由所述驅動機構驅動轉動；
14、所述檢測軸的其中一段上，沿軸線方向布置有一列位移傳感器，各個所述位移傳感器的探針指向所述貫通溶洞的孔壁。
15、可選地，還包括一個管狀膜，所述管狀膜能夠收縮，初始時，所述管狀膜包裹所述檢測軸；
16、所述檢測軸放入所述貫通溶洞時，所述管狀膜的兩端超出所述貫通溶洞端部，且超出貫通溶洞部分貼于端面的限位板，并被所述第一側端蓋和第二側端蓋壓緊形成密封界面；
17、所述第一側端蓋和第二側端蓋上設置有注壓孔，往內部注入流體時，管狀膜膨脹并緊貼于貫通溶洞孔壁。
18、可選地，所述第一側端蓋和第二側端蓋朝向貫通溶洞內部一側設置有轉動支撐軸套，所述檢測軸轉動安裝于所述轉動支撐軸套內，且所述檢測軸兩端分別設置有第一磁體和第二磁體；
19、所述轉動支撐軸套在所述第一側端蓋和第二側端蓋的另一側形成軸套突出臺，所述軸套突出臺外圈設置有環形限位臺，所述軸套突出臺和環形限位臺之間為驅動區；
20、所述第一側端蓋上，所述驅動區內環形陣列有電磁線圈，所述電磁線圈與所述第一磁體位置匹配，形成所述驅動機構；
21、所述第二側端蓋上，所述驅動區內環形陣列有永磁體圈，所述永磁體圈與所述第二磁體位置匹配，所述永磁體圈上還設置有指針，所述第二側端蓋上對應設置有圓周偏轉量刻度。
22、可選地，所述卡緊結構包括承壓圈、氣囊和環形擴徑帶；
23、所述承壓圈內圓面連接于所述轉動支撐軸套外圓面，所述擴徑帶同心且間隔套于所述承壓圈外圈，多個所述氣囊設置在所述承壓圈和擴徑帶之間；
24、所述擴徑帶包括橡膠墊和彈性膜，多個所述橡膠墊和彈性膜交替連接成環形。
25、可選地，所述檢測軸其中一段設置有缺口，缺口兩側可拆卸設置有壓塊，所述壓塊將兩根平行的卡軸可拆卸的安裝于缺口區域，多個所述位移傳感器被陣列限制于所述卡軸間；
26、所述位移傳感器包括殼體和探針，探針指向貫通溶洞壁面，殼體與兩個所述卡軸滑動配合。
27、可選地，所述流體為液體，所述第一側端蓋和/或第二側端蓋上設置液壓傳感器。
28、其中，圓形貫通溶洞物理模型試驗方法，采用如上所述的圓形貫通溶洞物理模型試驗裝置，包括以下步驟：
29、澆筑：將軟弱夾層預留裝置放入圓筒形腔體預留件內，將夾層膜從膜槽穿出備用；將圓筒形腔體預留件固定在模型框內；在模型框內裝填入攪拌好的巖體相似材料，將巖體相似材料整理成斜面，然后拉直下層夾層膜覆蓋在澆注體表面，夾層膜末端夾緊固定；再在此層夾層膜上覆蓋一定厚度的軟弱夾層相似材料；再將上層夾層膜拉直覆蓋在軟弱夾層相似材料上并夾緊固定末端；最后使用巖體相似材料進行剩余空間澆筑，在上下兩層夾層膜中間形成軟弱夾層澆筑區；澆筑過程中，在預留裝置的上方巖體相似材料內預埋應變片，配套的電線引出到外部；完成后，旋轉扭轉桿體，將夾層膜從澆注體中抽出并卷繞到扭轉桿體上，然后從圓筒形腔體預留件軸向抽出軟弱夾層預留裝置；拍打夯實澆注體，澆筑完成1天后進行拆模，一并拆除圓筒形腔體預留件，并養護14天得到模型試塊；
30、準備：在模型試塊四周設置限位板，在腔體預留件上方的模型試塊表面放置承壓板和墊塊，承壓板四周設置位移計監測地表沉降，承壓板與墊塊之間設置壓力傳感器監測載荷；安裝應變檢測裝置到貫通溶洞，通過注壓孔往管狀膜內部注入流體，讓管狀膜撐開并緊貼于貫通溶洞孔壁，檢測軸轉動，讓位移傳感器全部水平朝向側向，然后打開位移傳感器，讓檢測軸再次轉動，讓位移傳感器的探針沿貫通溶洞弧形頂面掃到另一側，通過各個位移傳感器的檢測值和檢測軸的軸線數據，建立貫通溶洞內壁的初始狀態；
31、試驗：使用加載機向墊塊施加載荷，載荷每增加設定數量，對貫通溶洞內壁進行一次掃描，同時讀取并存儲本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，包括頂部開口的模型框（1）和設置于所述模型框（1）外周的加固結構（2），其特征在于：
2.如權利要求1所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，其特征在于：
3.如權利要求1所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，其特征在于：
4.如權利要求1所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，其特征在于：
5.如權利要求4所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，其特征在于：
6.如權利要求4所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，其特征在于：
7.如權利要求6所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，其特征在于：
8.如權利要求7所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，其特征在于：
9.如權利要求4所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，其特征在于：
10.巖溶地基模型試塊（4）試驗方法，其特征在于，采用如權利要求8所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，包括以下步驟：
【技術特征摘要】
1.巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，包括頂部開口的模型框（1）和設置于所述模型框（1）外周的加固結構（2），其特征在于：
2.如權利要求1所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，其特征在于：
3.如權利要求1所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，其特征在于：
4.如權利要求1所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，其特征在于：
5.如權利要求4所述的巖溶地基模型試塊（4）制備裝置，其特征在于：
【專利技術屬性】
技術研發人員：許漢華，劉文連，眭素剛，李澤，程先鋒，張連凱，雷明堂，高旭波，王宇，李景瑞，張華，俞縉，和祥，王幫團，孔秋平，
申請(專利權)人：中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。