CN104634946B - 边坡模型加载试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种边坡模型加载试验装置。它由边坡模型、振幅可调式振动台和水平荷载装置组成；其中，边坡模型是一个带有多级台阶的模型实体；边坡模型被包封在矩形的盒体中；可调式振动台设置在边坡模型底部；水平荷载装置设置在边坡模型的背部。本发明实现自然或人为的动荷载作用模拟，可实现荷载的均匀施加，通过多段式作用板可实现对高边坡不同部位施加作用力。本试验装置结构简单，成本低廉，能够准确地对边坡模型的震动数据和效果进行测定。
Description
技术领域
本发明为一种模型试验装置，具体是一种边坡模型加载试验装置。
背景技术
在各类自然灾害中，滑坡属于其中巨大的地质灾害，在我国，每年由于山体滑坡造成的损失非常巨大。造成山体滑坡灾难的原因，一是由降雨引起，另一是由地震引起。对此，边坡稳定性的研究成为一个十分重要的课题。其中，针对不同土类、不同固土类型、不同坡度的边坡进行模拟震动实验分析，是非常必要的，可以为提高边坡稳定性提供不可缺少的重要数据。当前，还没有一种简单实用的模拟震动实验装置。
发明内容
本发明公开一种针对震动对边坡稳定性影响进行研究的试验装置，能对边坡稳定性进行有效的模拟和观测及振动分析。
本发明的技术方案为：
一种边坡模型加载试验装置，由边坡模型、可调式振动台和水平荷载装置组成；其中，边坡模型是一个带有多级台阶的模型实体；边坡模型被包封在矩形的盒体中；可调式振动台设置在边坡模型底部；水平荷载装置设置在边坡模型的背部。
振幅可调式振动台设置在一个矩形的扁平盒体内，盒体顶部盖有一块活动的振动台顶板；在扁平盒体的底板上开有对称的水平溜槽，两个水平溜槽上各设有一块溜槽板，溜槽板可沿水平溜槽前后移动；在两块溜槽板内侧各安有一个转动轮，两转动轮之间由偏心轴连接成一体；转动轮由一主动轴带动旋转；在偏心轴中心处搭置一振动板，振动板的另一端枢轴式地套接在一根固定杆上，固定杆两端固定在所述的两侧长形侧板上。
水平荷载装置主要由气囊、气囊室及卯榫结构连接的多段式作用板构成；气囊室是一由上、下面板和前顶板构成的矩形框盒；气囊放置在气囊室内；多段式作用板紧贴在边坡模型的背部；多段式作用板由几块相同的横板组成，每一块横板相对于相邻的横板可在水平的方向上运动；在气囊上通有充气管和排气管。
包封边坡模型的盒体正面是一块正面面板，正面面板为透明板，板上制有位移监测表格，板的一角设有角位移量角器。
振幅可调式振动台的扁平盒体两侧板上各开有长形槽，长形槽内有一固定螺栓，用以固定溜槽板在水平溜槽上的位置。
水平荷载装置的侧板、固定立板等高，所述的多段式作用板低于侧板和固定立板，侧板、固定立板、多段式作用板均高于边坡模型。
在固定立板上开有垂直溜槽，垂直溜槽上设有垂直溜槽固定螺栓，拧在所述的上、下面板上，拧紧后可将气囊室固定在固定立板的任一垂直的位置上。
多段式作用板是由六块相同的横板组成。
在固定立板上开有三道垂直溜槽。
水平荷载装置中，上、下面板皆为抽屉式构造，即在内部各套有一块内板，内板可在上、下面板中水平滑动，前顶板与两内板固连并紧贴在多段式作用板上；框盒两侧各由一侧板包封，框盒背部由固定立板包封；在气囊室内放置的气囊即被包封在由上、下面板，前顶板，两侧的侧板和固定立板组成的空间中；所述的固定立板为水平荷载装置的支撑板，固定设立在可调式振动台的边缘。
本试验装置主要特点为：
1.实现自然或人为的动荷载作用模拟，该功能主要由振幅可调的振动台实现；
2.可实现荷载的均匀施加，通过多段式作用板可实现对高边坡不同部位施加水平作用力，该功能主要由气囊式水平荷载装置实现。
本试验装置结构简单，成本低廉，能够准确地对边坡模型的震动数据和效果进行测定。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是可调式振动台的结构示意图；
图3是水平荷载装置结构示意图；
图4是从另一方向显示的水平荷载装置结构示意图；
图5是气囊室上、下面板的抽屉式结构图。
图中标记：
1边坡模型；
2盒体；
3振幅可调式振动台，3.1溜槽板，3.2水平溜槽，3.3转动轮，3.4主动轴，3.5偏心轴，3.6振动板，3.7固定杆，3.8长形槽，3.9溜槽板固定螺栓，3.10顶板，3.11侧板；
4水平荷载装置，4.1气囊，4.2气囊室，4.3固定立板，4.4垂直溜槽，4.5垂直溜槽固定螺栓，4.6多段式作用板，4.7充气管，4.8排气管，4.9上面板，4.10下面板，4.11前顶板；
5正面面板，5.1位移监测表格，5.2角位移量角器。
具体实施方式
本发明的结构参见图1-图4。
图1显示的是本发明的整体结构。本发明是由边坡模型1、振幅可调式振动台3和水平荷载装置4组成。其中，边坡模型1是一个带有多级台阶的模型实体。边坡模型1被包封在矩形的盒体2中，盒体2的正面是一块正面面板5，正面面板5为透明板，板上制有位移监测表格5.1，板的一角设有角位移量角器5.2。振幅可调式振动台3设置在边坡模型1底部。水平荷载装置4设置在边坡模型1的背部。
图2显示的是本发明的振幅可调式振动台3的结构。振幅可调式振动台3设置在一个矩形的扁平盒体内，盒体顶部盖有一块活动的振动台顶板3.10。在盒体的底板上开有对称的水平溜槽3.2，两个水平溜槽3.2上各设有一块溜槽板3.1，溜槽板3.1可沿水平溜槽3.2前后移动。在侧板3.11的长形槽3.8内设有溜槽板固定螺栓3.9，当溜槽板3.1安置在水平溜槽3.2适当位置时，用溜槽板固定螺栓3.9将其顶住固定。在两块溜槽板3.1内侧各安有一个转动轮3.3，两转动轮3.3之间由偏心轴3.5连接成一体。转动轮3.3由一主动轴3.4带动旋转。在偏心轴3.5中心处搭置一振动板3.6，振动板3.6的另一端枢轴式地套接在一根固定杆3.7上，固定杆3.7两端固定在的所述的两侧板3.11上。
振动的实现：工作时，主动轴3.4通过外界电机提供动力，带动转动轮3.3旋转。两转动轮3.3之间的偏心轴3.5作偏心转动，从而使搭接在偏心轴3.5上的振动板3.6以转动轮3.3的中轴为中心上下振动，带动振动台顶板3.9上下振动，从而实现对边坡模型1施加的振动。振幅调节的实现：溜槽板3.1可以通过水平溜槽3.2滑动，溜槽板固定螺栓3.9可以固定溜槽板3.1在水平溜槽3.2上的位置。如要调节振幅，可以在开机的情况下，首先将溜槽板固定螺栓3.9拧松，调节溜槽板3.1在水平溜槽3.2上的位置，然后拧紧溜槽板固定螺栓3.9。所述的改变溜槽板3.1在水平溜槽3.2上的位置，同时也就改变了振动板3.6在转动轮3.3的偏心轴3.5上的搭接位置，实现了振幅的调节。
图3和图4是从两个方向显示本发明水平荷载装置4的结构。水平荷载装置4主要由气囊4.1、气囊室4.2及卯榫结构连接的多段式作用板4.6构成。气囊室4.2是一由上面板4.9、下面板4.10和前顶板4.11构成的矩形框盒，上、下面板皆为抽屉式构造(见图5)，即在内部各套有一块内板，内板可在上、下面板中水平滑动，前顶板4.11与两内板固连，并紧贴在多段式作用板4.6上。框盒两侧各由一侧板包封，框盒背部由固定立板4.3包封。气囊4.1放置在气囊室4.2内，即被包封在由上面板4.9、下面板4.10，前顶板4.11，两侧的侧板和固定立板4.3组成的矩形空间中。侧板、固定立板4.3等高，多段式作用板4.6低于侧板和固定立板4.3，多段式作用板4.6、侧板、固定立板4.3均高于边坡模型1。所述的固定立板4.3为水平荷载装置4的支撑板，固定设立在可调式振动台3的边缘。在固定立板4.3上开有几道垂直溜槽4.4，在图中的实例中有三道垂直溜槽。垂直溜槽4.4上设有垂直溜槽固定螺栓4.5，拧在所述的上、下面板上，拧紧后可将气囊室4.2固定在固定立板4.3的任一垂直的位置上。多段式作用板4.6紧贴在边坡模型1的背部。多段式作用板4.6由几块相同的横板组成，在图中的实施例中，多段式作用板4.6是由四块相同的横板组成。横板与横板之间卯榫式结构连接，使一块横板相对于相邻的横板可在水平的方向上运动。在气囊4.1上通有充气管4.7和排气管4.8，通过充气管4.7可向气囊4.1充气，以施加水平荷载；通过排气管4.8可排出气囊4.1中的气体，以卸载水平荷载。在气囊4.1上设有压力表(图中未画)，以显示气囊4.1中的荷载压力。
水平荷载施加的实现：工作时，将气囊室4.2置于垂直方向上的任一位置，由于气囊室4.2的前顶板4.11的高度大于组成多段式作用板4.6的每一块板，因此可以实现气囊室4.2与多段式作用板4.6中自上而下的一块、两块或几块组成的整体对正，拧紧垂直溜槽固定螺栓4.5，将气囊室4.2固定在固定立板4.3上。然后通过充气管4.7向气囊4.1充气。气囊4.1充气后顶向前顶板4.11，前顶板4.11带动气囊室4.2的上面板4.9、下面板4.10中可以在水平方向上滑动的内板，使前顶板4.11向前移动一定距离，进而顶动与其对正的多段式作用板4.6中自上而下的一块、两块或几块组成的整体，也使其产生位移，从而实现对边坡模型施加均匀的水平荷载。通过正面面板5上的位移监测表格5.1和角位移量角器5.2可监测到边坡模型1的出现滑坡的土体在水平方向和竖直方向的位移变化。根据需要，对边坡模型1垂直方向上的几个位置都可以进行监测。
Claims (10)
1.一种边坡模型加载试验装置，其特征在于：由边坡模型、振幅可调式振动台和水平荷载装置组成；其中，边坡模型是一个带有多级台阶的模型实体；边坡模型被包封在矩形的盒体中；振幅可调式振动台设置在边坡模型底部；水平荷载装置设置在边坡模型的背部；振幅可调式振动台设置在一个矩形的扁平盒体内，盒体顶部盖有一块活动的振幅可调式振动台的顶板；在扁平盒体的底板上开有对称的水平溜槽，两个水平溜槽上各设有一块溜槽板，溜槽板可沿水平溜槽前后移动；水平荷载装置主要由气囊、气囊室及卯榫结构连接的多段式作用板构成；气囊室是一由上、下面板和前顶板构成的矩形框盒；气囊放置在气囊室内；多段式作用板紧贴在边坡模型的背部。
2.根据权利要求1所述的边坡模型加载试验装置，其特征在于：振幅可调式振动台中，在两块溜槽板内侧各安有一个转动轮，两转动轮之间由偏心轴连接成一体；转动轮由一主动轴带动旋转；在偏心轴中心处搭置一振动板，振动板的另一端枢轴式地套接在一根固定杆上，固定杆两端固定在两侧板上。
3.根据权利要求1所述的边坡模型加载试验装置，其特征在于：水平荷载装置中，多段式作用板由几块相同的横板组成，每一块横板相对于相邻的横板可在水平的方向上运动；在气囊上通有充气管和排气管。
4.根据权利要求1所述的边坡模型加载试验装置，其特征在于：包封边坡模型的盒体的正面是一块正面面板，正面面板为透明板，板上制有位移监测表格，板的一角设有角位移量角器。
5.根据权利要求2所述的边坡模型加载试验装置，其特征在于：振幅可调式振动台的扁平盒体两侧板上各开有长形槽，长形槽内有一固定螺栓，用以固定溜槽板在水平溜槽上的位置。
6.根据权利要求3所述的边坡模型加载试验装置，其特征在于：水平荷载装置的矩形框盒两侧各由一侧板包封，矩形框盒背部由固定立板包封；侧板、固定立板等高，所述的多段式作用板低于侧板和固定立板，侧板、固定立板、多段式作用板均高于边坡模型。
7.根据权利要求6所述的边坡模型加载试验装置，其特征在于：在固定立板上开有垂直溜槽，垂直溜槽上设有垂直溜槽固定螺栓，拧在所述的上、下面板上，拧紧后可将气囊室固定在固定立板的任一垂直的位置上。
8.根据权利要求3所述的边坡模型加载试验装置，其特征在于：多段式作用板是由六块相同的横板组成。
9.根据权利要求7所述的边坡模型加载试验装置，其特征在于：在固定立板上开有三道垂直溜槽。
10.根据权利要求1或3所述的边坡模型加载试验装置，其特征在于：水平荷载装置中，上、下面板皆为抽屉式构造，即在内部各套有一块内板，内板可在上、下面板中水平滑动，前顶板与两内板固连并紧贴在多段式作用板上；在气囊室内放置的气囊即被包封在由上、下面板，前顶板，两侧的侧板和固定立板组成的空间中；所述的固定立板为水平荷载装置的支撑板，固定设立在振幅可调式振动台的边缘。
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