CN109507390A - 一种岩土工程滑坡模型试验箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩土工程滑坡模型试验箱，包括透明前侧面和透明后侧面，还包括左侧面、底面、右侧面及上表面，其中右侧面和上表面均为可拆卸板体，该试验箱内部的底面上所设的支撑底板的表面上沿其前侧边缘以及后侧边缘均设有一导向轨，每条导向轨均与多根长度可调的支撑柱的下端滑动连接，两条导向轨上相对应的两个支撑柱的上端之间均连接一支撑梁；各支撑梁上设有柔性支撑面，柔性支撑面的右端卷绕于卷轴上，卷轴的两端均设于支撑座内，卷轴的其中一端还设有用于转动卷轴的手握柄，设手握柄的卷轴一端还设有用于将卷轴锁死使其不再转动的锁定机构。本发明能随时方便、灵活的调整滑面结构，能适应多组滑面结构要求不同的土木工程滑坡模型试验。

Description

一种岩土工程滑坡模型试验箱

技术领域

本发明涉及岩土工程滑坡模型试验领域，特别涉及一种岩土工程滑坡模型试验箱。

背景技术

室内相似模型试验是岩土斜坡工程问题常用的研究方法，因试验对象的主要参数可根据研究需要灵活设置、突出所研究问题的主导因素、尺寸比原型缩小而节省人力与物力等诸多优点，一直是斜坡工程研究中具有举足轻重作用的方法。斜坡工程相似模型试验中，滑面的横断面通常可以用一段折线来模拟，斜坡工程相似模型试验通常采用岩土工程滑坡试验箱进行模拟试验，试验箱基本上呈长方体形状，箱体通常由型钢焊接成框架，然后在框架上镶嵌板体构成。其顶面通常为开放式结构，便于装填模型材料(如岩土材料、砂石材料等)。为了便于观察，箱体前侧面和后侧面(通常为长方体的两个面积最大的两个相对的侧面)采用透明材料做挡板。现有技术的斜坡工程相似模型试验中，上述试验模型箱存在主要缺点是，其一，试验模型箱中填筑的模型材料通常自箱底起向上填筑到试验设计的斜坡位置，即箱体中几乎完全填筑模型材料，因此每做一组试验基本上均要自箱底起向上填筑模型，会造成试验周期较长，消耗较多的人力、财力。其二，滑面(或称为滑带)形状通过填筑滑床实现其几何特征，在填筑模型时就已确定，而且难以再改变，若要改变，需要重新填筑模型。实际上，在研究斜坡工程的失稳破坏机制中，为了充分说明问题，常常要涉及若干组不同滑面形状下的对比分析，这样，每改变一次滑面形状，就需要重填或调整滑床甚至整个模型，同样造成试验周期较长和试验成本增大。此外，现有技术的岩土试验模型箱虽然也有个别箱体采用一些弯曲板面提供一些简单的滑面结构，从而能够根据不同的岩土滑坡模型试验来实现相应的滑面结构形状，然而要能随时方便并更加灵活多变的调整滑面结构却是一件非常困难的事情，需要每次根据所需的滑面具体结构来重新制作相应的滑面，既费时又费力。因此，现有技术的斜坡工程相似模型试验，试验费时费力，尤其是需要进行多组不同滑面下的对比试验时更麻烦。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种岩土工程滑坡模型试验箱。

本发明的技术方案是：一种岩土工程滑坡模型试验箱，该试验箱包括一对相对的用于观察滑坡情况的透明前侧面和透明后侧面，还包括左侧面、底面、右侧面以及上表面，其中右侧面和上表面均为可拆卸板体，该试验箱内部的底面上还设有支撑底板，支撑底板的表面上沿其前侧边缘以及后侧边缘均设有一导向轨，每条导向轨均与多根沿导向轨纵向分布的长度可调的支撑柱的下端滑动连接，两条导向轨上的支撑柱依次一一对应，且相对应的两个支撑柱的上端之间均连接一支撑梁，且各支撑梁均与所述透明前侧面相垂直；所述各支撑梁上架设有柔性支撑面，柔性支撑面的左端与最左侧的紧挨所述左侧面的两个支撑柱上端连接的支撑梁相连接，柔性支撑面的右端卷绕于右侧面一侧的卷轴上，所述卷轴的两端均设于支撑座内，卷轴的其中一端还设有用于转动卷轴的手握柄，设手握柄的卷轴一端还设有用于将卷轴锁死使其不再转动的锁定机构。

上述支撑梁包括横梁，所述横梁的上方设有与横梁走向一致的横向档杆，其中横向档杆的两端分别通过连接件与横梁相固定，所述横向档杆和横梁之间留有用于穿过所述柔性支撑面的缝隙；所述横梁用于对所述柔性支撑面形成向上的支撑，所述横向档杆用于对柔性支撑面形成向下的限位。

上述柔性支撑面沿其横向方向设有若干根加强筋，从而使柔性支撑面在横向方向加强其支撑强度。

上述导向轨为槽状结构，该槽状结构包括两个沿导向轨纵向的侧边以及槽底面，其中两个侧边和槽底面围成滑槽，所述支撑柱的下端设于所述滑槽内并与滑槽滑动连接；其中一个侧边上开设有沿该侧边纵向走向的槽缝，所述支撑柱的下端设有螺孔，通过螺栓穿过所述槽缝再与螺孔螺纹连接并拧紧螺栓的方式来锁定所述支撑柱与导向轨之间的相对位置。

上述支撑座包括用于套接在所述卷轴端头上的套环，套环固定于支撑腿上，支撑腿固定于支撑底板上；所述锁定机构包括固定套设于所述卷轴端头上的棘轮，铰接于所述套环上的与所述棘轮相配合的棘爪，通过棘轮和棘爪来实现卷轴在转动卷绕所述柔性支撑面的过程中不可逆向转动的作用，从而达到绷紧并锁定柔性支撑面的目的。

上述棘爪铰接于棘爪支座上，棘爪支座固定于所述支撑座上。

上述套环与卷轴之间设有轴承。

上述支撑柱为可伸缩杆体，该可伸缩杆体包括套管，所述套管内套接有支杆，套管和支杆之间通过锁定螺栓进行长度锁定，套管的下端与所述导向轨之间滑动连接。

上述最左侧的紧挨所述左侧面的两个支撑柱上端连接的支撑梁上沿支撑梁纵向设有多个挂钩，所述柔性支撑面的左端沿其宽度方向设有多个与所述多个挂钩一一对应的挂孔，通过所述挂钩和挂孔一一挂接来实现所述柔性支撑面与最左侧的支撑梁之间的连接。

本发明的有益效果：本发明实施例中，提供一种岩土工程滑坡模型试验箱，通过将各组支撑柱沿导向轨滑动并选定位置进行固定，同时调节各组支撑柱的高度，即可方便的实现所要模拟的岩土工程滑坡模型所需的各段滑面高度和距离，同时将柔性支撑面连接并架设于各组支撑柱上端的各支撑梁上，通过手握柄转动卷轴，使得柔性支撑面右端被卷绕在卷轴上，从而实现柔性支撑面在整个支撑柱以及支撑梁上被绷直、拉紧，进而模拟出所需的滑面来。通过锁定机构再将卷轴锁定以保持柔性支撑面对试验材料的稳定支撑。本发明能随时方便、灵活的调整滑面结构，能够适应多组滑面结构要求不同的土木工程滑坡模型试验。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的柔性支撑面支撑于支撑梁上的结构示意图；

图3为本发明的支撑柱与导向轨之间的连接结构示意图；

图4为本发明的卷轴、支撑座以及锁定机构之间的连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1-图4所示，本发明实施例提供了一种岩土工程滑坡模型试验箱，该试验箱包括一对相对的用于观察滑坡情况的透明前侧面1和透明后侧面，还包括左侧面、底面2、右侧面3以及上表面4，其中右侧面3和上表面4均为可拆卸板体，该试验箱内部的底面2上还设有支撑底板13，支撑底板13的表面上沿其前侧边缘以及后侧边缘均设有一导向轨12，每条导向轨12均与多根沿导向轨12纵向分布的长度可调的支撑柱14的下端滑动连接，两条导向轨12上的支撑柱14依次一一对应，且相对应的两个支撑柱14的上端之间均连接一支撑梁5，且各支撑梁5均与所述透明前侧面1相垂直；所述各支撑梁5上架设有柔性支撑面6，柔性支撑面6的左端与最左侧的紧挨所述左侧面的两个支撑柱14上端连接的支撑梁5相连接，柔性支撑面6的右端卷绕于右侧面3一侧的卷轴9上，所述卷轴9的两端均设于支撑座10内，卷轴9的其中一端还设有用于转动卷轴9的手握柄11，设手握柄11的卷轴9一端还设有用于将卷轴9锁死使其不再转动的锁定机构。本实施例通过将各组支撑柱沿导向轨滑动并选定位置进行固定，同时调节各组支撑柱的高度，即可方便的实现所要模拟的岩土工程滑坡模型所需的各段滑面高度和距离，同时将柔性支撑面连接并架设于各组支撑柱上端的各支撑梁上，通过手握柄转动卷轴，使得柔性支撑面右端被卷绕在卷轴上，从而实现柔性支撑面在整个支撑柱以及支撑梁上被绷直、拉紧，进而模拟出所需的滑面来。通过锁定机构再将卷轴锁定以保持柔性支撑面对试验材料的稳定支撑。本实施例能随时方便、灵活的调整滑面结构，能够适应多组滑面结构要求不同的土木工程滑坡模型试验。

进一步地，参见图2，所述支撑梁5包括横梁5-1，所述横梁5-1的上方设有与横梁5-1走向一致的横向档杆5-2，其中横向档杆5-2的两端分别通过连接件与横梁5-1相固定，所述横向档杆5-2和横梁5-1之间留有用于穿过所述柔性支撑面6的缝隙；所述横梁5-1用于对所述柔性支撑面6形成向上的支撑，所述横向档杆5-2用于对柔性支撑面6形成向下的限位。

进一步地，所述柔性支撑面6沿其横向方向设有若干根加强筋15，从而使柔性支撑面6在横向方向加强其支撑强度。

进一步地，参见图3，所述导向轨12为槽状结构，该槽状结构包括两个沿导向轨12纵向的侧边12-3以及槽底面，其中两个侧边12-3和槽底面围成滑槽12-1，所述支撑柱14的下端设于所述滑槽12-1内并与滑槽12-1滑动连接；其中一个侧边12-3上开设有沿该侧边12-3纵向走向的槽缝12-2，所述支撑柱14的下端设有螺孔，通过螺栓18穿过所述槽缝12-2再与螺孔螺纹连接并拧紧螺栓18的方式来锁定所述支撑柱14与导向轨12之间的相对位置。

进一步地，参见图4，所述支撑座10包括用于套接在所述卷轴9端头上的套环10-1，套环10-1固定于支撑腿10-2上，支撑腿10-2固定于支撑底板13上；所述锁定机构包括固定套设于所述卷轴9端头上的棘轮16，铰接于所述套环10-1上的与所述棘轮16相配合的棘爪17，通过棘轮16和棘爪17来实现卷轴9在转动卷绕所述柔性支撑面6的过程中不可逆向转动的作用，从而达到绷紧并锁定柔性支撑面6的目的。需要拆卸或调整滑面时，可解锁棘爪17，从而能够放松整个柔性支撑面6。

进一步地，所述棘爪17铰接于棘爪支座上，棘爪支座固定于所述支撑座10上。

进一步地，所述套环10-1与卷轴9之间设有轴承，通过轴承有利于卷轴在套环内转动。

进一步地，所述支撑柱14为可伸缩杆体，该可伸缩杆体包括套管，所述套管内套接有支杆，套管和支杆之间通过锁定螺栓进行长度锁定，套管的下端与所述导向轨12之间滑动连接。

进一步地，所述最左侧的紧挨所述左侧面的两个支撑柱14上端连接的支撑梁5上沿支撑梁5纵向设有多个挂钩8，所述柔性支撑面6的左端沿其宽度方向设有多个与所述多个挂钩8一一对应的挂孔，通过所述挂钩8和挂孔一一挂接来实现所述柔性支撑面6与最左侧的支撑梁5之间的连接。

综上所述，本发明实施例提供的一种岩土工程滑坡模型试验箱，通过将各组支撑柱沿导向轨滑动并选定位置进行固定，同时调节各组支撑柱的高度，即可方便的实现所要模拟的岩土工程滑坡模型所需的各段滑面高度和距离，同时将柔性支撑面连接并架设于各组支撑柱上端的各支撑梁上，通过手握柄转动卷轴，使得柔性支撑面右端被卷绕在卷轴上，从而实现柔性支撑面在整个支撑柱以及支撑梁上被绷直、拉紧，进而模拟出所需的滑面来。通过锁定机构再将卷轴锁定以保持柔性支撑面对试验材料的稳定支撑。本发明能随时方便、灵活的调整滑面结构，能够适应多组滑面结构要求不同的土木工程滑坡模型试验。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种岩土工程滑坡模型试验箱，该试验箱包括一对相对的用于观察滑坡情况的透明前侧面(1)和透明后侧面，还包括左侧面、底面(2)、右侧面(3)以及上表面(4)，其中右侧面(3)和上表面(4)均为可拆卸板体，其特征在于，该试验箱内部的底面(2)上还设有支撑底板(13)，支撑底板(13)的表面上沿其前侧边缘以及后侧边缘均设有一导向轨(12)，每条导向轨(12)均与多根沿导向轨(12)纵向分布的长度可调的支撑柱(14)的下端滑动连接，两条导向轨(12)上的支撑柱(14)依次一一对应，且相对应的两个支撑柱(14)的上端之间均连接一支撑梁(5)，且各支撑梁(5)均与所述透明前侧面(1)相垂直；所述各支撑梁(5)上架设有柔性支撑面(6)，柔性支撑面(6)的左端与最左侧的紧挨所述左侧面的两个支撑柱(14)上端连接的支撑梁(5)相连接，柔性支撑面(6)的右端卷绕于右侧面(3)一侧的卷轴(9)上，所述卷轴(9)的两端均设于支撑座(10)内，卷轴(9)的其中一端还设有用于转动卷轴(9)的手握柄(11)，设手握柄(11)的卷轴(9)一端还设有用于将卷轴(9)锁死使其不再转动的锁定机构。

2.如权利要求1所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于，所述支撑梁(5)包括横梁(5-1)，所述横梁(5-1)的上方设有与横梁(5-1)走向一致的横向档杆(5-2)，其中横向档杆(5-2)的两端分别通过连接件与横梁(5-1)相固定，所述横向档杆(5-2)和横梁(5-1)之间留有用于穿过所述柔性支撑面(6)的缝隙；所述横梁(5-1)用于对所述柔性支撑面(6)形成向上的支撑，所述横向档杆(5-2)用于对柔性支撑面(6)形成向下的限位。

3.如权利要求2所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于，所述柔性支撑面(6)沿其横向方向设有若干根加强筋(15)，从而使柔性支撑面(6)在横向方向加强其支撑强度。

4.如权利要求1所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于，所述导向轨(12)为槽状结构，该槽状结构包括两个沿导向轨(12)纵向的侧边(12-3)以及槽底面，其中两个侧边(12-3)和槽底面围成滑槽(12-1)，所述支撑柱(14)的下端设于所述滑槽(12-1)内并与滑槽(12-1)滑动连接；其中一个侧边(12-3)上开设有沿该侧边(12-3)纵向走向的槽缝(12-2)，所述支撑柱(14)的下端设有螺孔，通过螺栓(18)穿过所述槽缝(12-2)再与螺孔螺纹连接并拧紧螺栓(18)的方式来锁定所述支撑柱(14)与导向轨(12)之间的相对位置。

5.如权利要求1所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于，所述支撑座(10)包括用于套接在所述卷轴(9)端头上的套环(10-1)，套环(10-1)固定于支撑腿(10-2)上，支撑腿(10-2)固定于支撑底板(13)上；所述锁定机构包括固定套设于所述卷轴(9)端头上的棘轮(16)，铰接于所述套环(10-1)上的与所述棘轮(16)相配合的棘爪(17)，通过棘轮(16)和棘爪(17)来实现卷轴(9)在转动卷绕所述柔性支撑面(6)的过程中不可逆向转动的作用，从而达到绷紧并锁定柔性支撑面(6)的目的。

6.如权利要求5所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于，所述棘爪(17)铰接于棘爪支座上，棘爪支座固定于所述支撑座(10)上。

7.如权利要求5所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于，所述套环(10-1)与卷轴(9)之间设有轴承。

8.如权利要求1所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于，所述支撑柱(14)为可伸缩杆体，该可伸缩杆体包括套管，所述套管内套接有支杆，套管和支杆之间通过锁定螺栓进行长度锁定，套管的下端与所述导向轨(12)之间滑动连接。

9.如权利要求1所述的一种岩土工程滑坡模型试验箱，其特征在于，所述最左侧的紧挨所述左侧面的两个支撑柱(14)上端连接的支撑梁(5)上沿支撑梁(5)纵向设有多个挂钩(8)，所述柔性支撑面(6)的左端沿其宽度方向设有多个与所述多个挂钩(8)一一对应的挂孔，通过所述挂钩(8)和挂孔一一挂接来实现所述柔性支撑面(6)与最左侧的支撑梁(5)之间的连接。