CN103267619A - 一种用于振动台试验的实体模型分层夯实制作方法 - Google Patents

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陈健
盛谦
刘晓敏
朱泽奇
冷先伦
张勇慧
陈国良
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Abstract

本发明涉及一种用于振动台试验的实体模型分层夯实制作方法，包括以下步骤：1）搅拌潮料；2）上料与初平；3）多手段夯实；4）用环刀检验压实度；5）打毛夯实层面；6）重复步骤2）至5），直至完成整个模型体的制作。本发明所采用的分层夯实制作方法保证了实体模型的密实度、均匀性和连续性；整个模型制作过程简便、易控制成型质量、模型干燥时间短；本发明方法可广泛用于水电、交通、能源、矿山等领域的岩土工程振动台试验模型制作。

Description

一种用于振动台试验的实体模型分层夯实制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于振动台试验的实体模型分层夯实制作方法。
背景技术
振动台试验可以实时再现真实地震或人工地震作用全过程，是研究工程抗震的一种有效手段。进行振动台试验，必然涉及模型的制作。模型制作是模型试验中的一个非常关键得环节，模型制作的质量直接影响到试验成果的精度。目前模型材料成型包括压模砌筑成型、浇筑成型及夯模成型三种方法。
1浇筑成型方式制作模型【李育枢，李天斌，王栋，等. 山岭偏压隧道洞口段大型振动台模型试验方案设计[J]. 铁道建筑. 2009(8): 61-65】。该方法因材料含水量较多，不易干燥，需要长时间养护，因此制模周期长。
2压模砌筑成型制作模型【朱维申，张乾兵，李勇，等. 真三轴荷载条件下大型地质力学模型试验系统的研制及其应用[J]. 岩石力学与工程学报. 2010(1): 1-7】。该方法首先制作小块体，再把小块体进行砌筑制作大模型，虽然单个块体均匀且参数符合设计要求，但因为存在大量人为的砌缝，导致模型体出现若干不符合实际的结构面，影响模型整体的均匀性。
3夯模成型制作模型【张强勇，李术才，尤春安，等. 新型组合式三维地质力学模型试验台架装置的研制及应用[J]. 岩石力学与工程学报. 2007(1): 143-148】。夯模成型方法具有成型快、便于干燥等特点。该文献中采用单一手段夯实模型，不易控制边角部位的夯实质量，同时也不适合制作存在洞室等结构的模型。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述存在问题，提供一种适用于振动台试验的实体模型分层夯实制作方法。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案为：
一种用于振动台试验的实体模型分层夯实制作方法，包括以下步骤：
a 搅拌潮料：把按一定配比称取好的各成分搅拌成均匀的潮料；
b上料与初平：把搅拌好地潮料倒入模型箱中，用铁锹进行初平，使潮料均匀平铺在模型箱内；
c多手段夯实：把平铺均匀的潮料进行人工踩实、重辊碾压、夯板夯实、夯锤夯实等多种夯实工序；
d用环刀检验压实度：等多道夯实工序完成后，在模型的四角、长短边中点以及模型中点等典型部位用环刀取点检验压实度，若满足压实度就开始下一制作步骤，若某一部位不满足压实度则继续对不满足要求部位进行夯实；
e打毛夯实层面：在模型各部位均满足压实度要求后，倒入下一层潮料之前，对上一层表面进行打毛处理；
f重复步骤b至步骤e，直至完成整个模型体的制作。
所述步骤c中多手段夯压实顺序为：把潮料均匀摊铺在模型箱后，先进行人工踩实、然后用重辊沿长短边两个方向进行遍布碾压、接着采用夯板进行遍布夯实，最后采用小夯锤加工夯实效果较差的边角等部位。
所述步骤d中用环刀检验压实度，所用环刀的规格为：直径为61.8mm，高度为20mm。
所述步骤e中打毛夯实层面采用直径8mm钢筋划出20mm深的沟，按相互垂直的两个方向进行。
由于采用了以上技术方案，本发明具有如下技术优势：
1采用多手段夯（压）实和用环刀检验各部位压实度保证了模型体中各部分的密实度均可达到预期要求，降低材料各部分密实度不同对试验结果的影响。
2打毛夯实层面处理增加了压实后模型材料层与层之间的粘接，可以有效的解决整体模型在夯实层面出现分层的现象，保证了模型沿高度方向的均匀性及整个模型箱内的模型材料成型后的整体性与连续性。
3由于分层夯实成型工艺所需模型材料的含水量较小，相比浇筑成型，模型干燥所需要的时间明显缩短，可大幅度缩短整个试验的周期。
4该发明方法可广泛用于水电、交通、能源、矿山等领域的岩土工程振动台试验模型制作以及静力试验模型制作，改进了模型的制作工艺。该工艺与方法具有模型制作快速、易控制模型的密实度和均匀性、成型操作简单的优点。
附图说明
图1为模型制作工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
一种用于振动台试验的实体模型分层夯实制作方法，包括以下步骤：
a搅拌潮料：按模型分层的厚度计算出每层的体积，再按试件的容重计算出每层的总重量，按照材料配比试验确定的质量称取各材料，把称好的干料进行初拌，等把干料搅拌均匀后，把按预定的配比称好的水装入喷壶中，逐步均匀喷洒于混合料中，用铁锹结合头等工具进行搅拌，至搅拌成均匀的潮料为止；
b上料与初平：把搅拌好地潮料倒入模型箱中，用铁锹进行初平，使潮料均匀平铺在模型箱内；
c多手段夯实：把潮料均匀摊铺在模型箱后，先进行人工踩实、然后用重辊沿长短边两个方向进行遍布碾压、接着采用夯板进行遍布夯实，最后采用小夯锤加工夯实效果较差的边角等部位；
d用环刀检验压实度：等多道夯压实工序完成后，在模型的四角、长短边中点以及模型中点等典型部位用直径为61.8mm，高度为20mm的环刀取点检验压实度；图1模型制作工艺流程图中，通过检验不同部位材料的压实度确定下一步操作，把模型不同部位压实潮料的密度与配比试验中确定的压实潮料密度进行对比来确定是否满足预定压实要求，若各部位密实度均达到预期要求，则可进行下一层填料；若有部分部位密实度未达到要求，则继续进行夯实，直至各部位均满足要求；
e打毛夯实层面：在模型各部位均满足压实度要求后，倒入下一层潮料之前，对上一层表面进行打毛处理，打毛夯实层面采用直径8mm钢筋划出约20mm深的沟，按相互垂直的两个方向进行；
f重复步骤b至步骤e，直至完成整个模型体的制作。
所述步骤d中潮料的密度计算公式为：                                                
Figure 196967DEST_PATH_IMAGE001
,式中，
Figure 721489DEST_PATH_IMAGE002
为潮料的密度，
Figure 475818DEST_PATH_IMAGE003
为环刀与潮料总质量，
Figure 129609DEST_PATH_IMAGE004
为环刀质量，
Figure 652994DEST_PATH_IMAGE005
为环刀内直径。

Claims (4)

1.一种用于振动台试验的实体模型分层夯实制作方法，其特征在于：所述制作方法包括以下步骤：
a 搅拌潮料：把按一定配比称取好的各成分搅拌成均匀的潮料；
b上料与初平：把搅拌好地潮料倒入模型箱中，用铁锹进行初平，使潮料均匀平铺在模型箱内；
c多手段夯实：把平铺均匀的潮料进行人工踩实、重辊碾压、夯板夯实、夯锤夯实等多种夯实工序；
d用环刀检验压实度：等多道夯实工序完成后，在模型的四角、长短边中点以及模型中点等典型部位用环刀取点检验压实度，若满足压实度就开始下一制作步骤，若某一部位不满足压实度则继续对不满足要求部位进行夯实；
e打毛夯实层面：在模型各部位均满足压实度要求后，倒入下一层潮料之前，对上一层表面进行打毛处理；
f重复步骤b至步骤e，直至完成整个模型体的制作。
2.如权利1所述的一种用于振动台试验的实体模型分层夯实制作方法，其特征在于：所述步骤c中多手段夯实顺序为：把潮料均匀摊铺在模型箱后，先进行人工踩实、然后用重辊沿长短边两个方向进行遍布碾压、接着采用夯板进行遍布夯实，最后采用小夯锤加工夯实效果较差的边角等部位。
3.如权利1所述的一种用于振动台试验的实体模型分层夯实制作方法，其特征在于：所述步骤d中用环刀检验压实度，所用环刀的规格为：直径为61.8mm，高度为20mm。
4.如权利1所述的一种用于振动台试验的实体模型分层夯实制作方法，其特征在于：所述步骤e中打毛夯实层面采用直径8mm钢筋划出20mm深的沟，按相互垂直的两个方向进行。
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