CN102024370A - 一种砂土液化流动的模型试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种砂土液化流动的模型试验系统，该系统包括电动机、减速器、曲柄滑块机构、底座、螺杆支架、内接箱、模型箱、孔压传感器、内接箱挡板、测力挡板、数码相机、动态应变采集仪及计算机，电动机与减速器连接，曲柄滑块机构与减速器及底座连接，螺杆支架设在底座上，内接箱架设在螺杆支架上，模型箱与内接箱连接，孔压传感器设在内接箱内，内接箱挡板设在内接箱与模型箱之间，测力挡板设在模型箱后部，数码相机设在底座的一侧，动态应变采集仪的连接数码相机及计算机。与现有技术相比，本发明方便观察到砂土液化，获得饱和砂土在振动液化后的流滑形态，并得到流滑后的土体侧向流动速度、流动冲击力等参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种模型试验系统，尤其是涉及一种砂土液化流动的模型试验系统。
背景技术
随着城市建设的快速发展和交通、港口、码头等行业的蓬勃兴起，受土体侧移与砂土液化流动问题近年来在工程实践中屡见不鲜，如何对砂土液化流动承载性状进行分析，已成为土木工程建设领域亟待解决的难点问题。然而目前国内外还缺乏实用有效的分析方法，对此类问题的分析通常是依靠工程经验估算，具有很大的盲目性。为弥补理论分析的局限性，对于重要工程，需要结合室内模型试验进行分析，其中的关键技术是如何模拟砂土液化流动作用，而目前尚未发现有关该问题的报道。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够满足砂土液化、研究方便的砂土液化流动的模型试验系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种砂土液化流动的模型试验系统，其特征在于，该系统包括电动机、减速器、曲柄滑块机构、底座、螺杆支架、内接箱、模型箱、孔压传感器、内接箱挡板、测力挡板、数码相机、动态应变采集仪及计算机，所述的电动机与减速器连接，所述的减速器通过皮带与曲柄滑块机构连接，所述的底座的一端与曲柄滑块机构连接，所述的螺杆支架设在底座上，所述的内接箱底部的一端架设在螺杆支架上，所述的模型箱与内接箱连接，内接箱与模型箱均设置在底座上，所述的孔压传感器设在内接箱内部，所述的内接箱挡板设在内接箱与模型箱之间，所述的测力挡板设在模型箱后部，所述的数码相机设在底座的一侧，所述的动态应变采集仪的一边连接数码相机，另一边连接计算机。
所述的减速器为蜗杆减速器。
所述的减速器的皮带轮具有三种节圆直径，可以实现曲柄端60r/min、120r/min或180r/min三种转速。
所述的曲柄滑块机构的曲柄半径可以调节，调节范围为20-70mm。
所述的底座下安装有定向导轨。
所述的模型箱为可倾斜且两侧透明的模型箱。
所述的数码相机下部带有支架。
与现有技术相比，本发明可以方便地观察到砂土液化的各种现象，清楚地获得饱和砂土在振动液化后的流滑形态，并得到流滑后的土体侧向流动速度、流动冲击力等参数。同时，该系统中采用曲柄滑块机构的水平振动台可以根据不同频率、不同振幅输出不同的水平振动加速度，可以作为低负荷下的振动台使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中1为电动机、2为减速器、3为曲柄滑块机构、4为底座、5为螺杆支架、6为内接箱、7为模型箱、8为孔压传感器、9为内接箱挡板、10为测力挡板、11为数码相机、12为动态应变采集仪、13为计算机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种砂土液化流动的模型试验系统，其结构如图1所示，该系统包括电动机1、蜗杆减速器2、曲柄滑块机构3、底座4、螺杆支架5、内接箱6、模型箱7、孔压传感器8、内接箱挡板9、测力挡板10、数码相机11、动态应变采集仪12及计算机13，电动机1与蜗杆减速器2连接，蜗杆减速器2通过皮带与曲柄滑块机构3连接，曲柄滑块机构3的一端连接底座4，底座4下安装有定向导轨，蜗杆减速器2的皮带轮具有三种节圆直径，可以实现曲柄端60r/min、120r/min或180r/min三种转速，从而使底座4实现1Hz、2Hz或3Hz的振动频率，同时曲柄半径设计为可调，调节范围20-70mm，使底座4的振幅在20mm和70mm间调节，螺杆支架5设在底座4上，内接箱6底部的一端架设在螺杆支架5上，模型箱7为可倾斜且两侧透明的模型箱，与内接箱6连接，内接箱6与模型箱7均设置在底座4上，孔压传感器8设在内接箱6的内部，内接箱挡板9设在内接箱6与模型箱7之间，测力挡板10设在模型箱7的后部，数码相机11设在底座的一侧，下部带有支架，动态应变采集仪12的一边连接数码相机11，另一边连接计算机13。
该系统的工作流程如下：1)将模型箱7放平，装好内接箱挡板9并透明硅胶密封接缝部分；2)在内接箱6内制备饱和砂土试样，制备完全后用透明塑料板密封；3)接通电动机1电源使曲柄滑块结构3产生加速度，从而使使饱和砂土达到液化，饱和砂土的液化程度由孔压传感器8及动态应变采集仪12获得；4)由可调节支撑长度的螺旋支架5将透明的模型箱7的一侧顶起使内接箱6与水平成一定角度，拔掉内接箱挡板9使液化的砂土产生侧向流动，同时通过数码相机11对液化砂土的流滑特性进行捕捉，从而对砂土地震液化的土体流动速度、流动范围和流动冲击力等流体动力学特性进行试验研究。
该系统中的曲柄滑块机构3由1.5kW的四极电机提供动力，采用减速比为10∶1的蜗杆减速器2输出转速达到140r/min，蜗杆减速器通过皮带与曲柄滑块机构进行连接，蜗杆减速器2的皮带轮具有三种节圆直径，可以实现曲柄端60r/min、120r/min、180r/min三种转速，从而实现振动台面1Hz、2Hz、3Hz的振动频率，同时曲柄半径设计为可调，调节范围20-70mm，可使底座4的振幅在20mm和70mm间调节。底座4下的轮子中部开槽，凹槽刚好与导轨(5号角钢)形成点接触，同时振动过程中轮子在导轨上滑动，水平震动过程中，轮子在‘∧’形轨道上滚动。振动台座左端开孔便于螺杆支架5的插拔。
Claims (7)
1.一种砂土液化流动的模型试验系统，其特征在于，该系统包括电动机、减速器、曲柄滑块机构、底座、螺杆支架、内接箱、模型箱、孔压传感器、内接箱挡板、测力挡板、数码相机、动态应变采集仪及计算机，所述的电动机与减速器连接，所述的减速器通过皮带与曲柄滑块机构连接，所述的底座的一端与曲柄滑块机构连接，所述的螺杆支架设在底座上，所述的内接箱底部的一端架设在螺杆支架上，所述的模型箱与内接箱连接，内接箱与模型箱均设置在底座上，所述的孔压传感器设在内接箱内部，所述的内接箱挡板设在内接箱与模型箱之间，所述的测力挡板设在模型箱后部，所述的数码相机设在底座的一侧，所述的动态应变采集仪的一边连接数码相机，另一边连接计算机。
2.根据权利要求1所述的一种砂土液化流动的模型试验系统，其特征在于，所述的减速器为蜗杆减速器。
3.根据权利要求1所述的一种砂土液化流动的模型试验系统，其特征在于，所述的减速器的皮带轮具有三种节圆直径，可以实现曲柄端60r/min、120r/min或180r/min三种转速。
4.根据权利要求1所述的一种砂土液化流动的模型试验系统，其特征在于，所述的曲柄滑块机构的曲柄半径可以调节，调节范围为20-70mm。
5.根据权利要求1所述的一种砂土液化流动的模型试验系统，其特征在于，所述的底座下安装有定向导轨。
6.根据权利要求1所述的一种砂土液化流动的模型试验系统，其特征在于，所述的模型箱为可倾斜且两侧透明的模型箱。
7.根据权利要求1所述的一种砂土液化流动的模型试验系统，其特征在于，所述的数码相机下部带有支架。
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