CN110702878A

CN110702878A - 一种用于砂土土工模型的试验箱

Info

Publication number: CN110702878A
Application number: CN201910973858.9A
Authority: CN
Inventors: 汪云龙; 王义德; 陈龙伟
Original assignee: INSTITUTE OF ENGINEERING MECHANICS CHINA SEISMOLOGICAL BUREAU
Current assignee: INSTITUTE OF ENGINEERING MECHANICS CHINA SEISMOLOGICAL BUREAU; Institute of Engineering Mechanics China Earthquake Administration
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2020-01-17

Abstract

本发明公开了一种用于砂土土工模型的试验箱，包括箱体、支撑部、液面控制板和透水板，透水板的材料为烧结金属，透水板为三个，分别与对应的一个底支撑板和两个侧支撑板可拆卸的连接；其中，底支撑板与箱体的底部内壁之间为第一空腔层，侧支撑板与液面控制板之间为第二空腔层，液面控制板与箱体的侧壁之间为第三空腔层，第一空腔层设有第一通水口，第三空腔层设有第二通水口；通过在箱体底部设置第一空腔层和透水板，形成缓冲通流系统，避免了流体对模型冲击破坏的同时保证了流体的通入效率，还通过在箱体两侧设置第二空腔层、透水板、液面控制板和第三空腔层，形成透水消波系统，消除孔压累积、实现二维渗流和消除波浪。

Description

一种用于砂土土工模型的试验箱

技术领域

本发明涉及土工试验技术领域，特别涉及一种用于砂土土工模型的试验箱。

背景技术

试验箱作为砂土土工模型试验中使用重要工具，其结构简单，功能单一，只能进行单一方法的辅助制样，无法完成复杂的制样及试验工作，影响试验探索的进一步深入，而现阶段的制样方法已经得到了很大的发展，因此现有的样品箱以简单的箱体加底部排水口的结构，已经难以满足日趋先进和多样的制样需求，简单的箱体结构，导致在地震模拟振动台试验中，孔隙水只能向上做一维渗流，无法进一步探究二维渗流问题，也会导致在震动的过程中，试样表面产生波浪回荡，对实验结果产生误差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于砂土土工模型的试验箱，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种用于砂土土工模型的试验箱，包括箱体，所述箱体的向上一面开口；支撑部，所述支撑部设置在所述箱体内并与所述箱体固定连接，所述支撑部具有一个底支撑板和与所述底支撑板垂直的两个侧支撑板，所述底支撑板和所述侧支撑板设有多个开口；液面控制板，所述液面控制板为两个，分别设置于所述侧支撑板与所述箱体的侧壁之间，所述液面控制板分为上部和下部，下部是完整的板体，上部开设有连通结构；透水板，所述透水板的材料为烧结金属，所述透水板为三个，分别与对应的一个所述底支撑板和两个所述侧支撑板可拆卸的连接；其中，所述底支撑板与所述箱体的底部内壁之间具有第一空腔层，所述侧支撑板与所述液面控制板之间具有第二空腔层，所述液面控制板与所述箱体的侧壁之间具有第三空腔层，所述第一空腔层设有第一通水口，所述第三空腔层设有第二通水口；

进一步地，所述箱体的外壁设置有向外延伸的固定部，所述固定部为多个。

进一步地，至少4个所述固定部设置于所述箱体相对的两个侧部外壁上，至少8个所述固定部设置于所述箱体的底部外壁，设置在所述箱体底部外壁的所述固定部与所述箱体的底部外壁持平。

进一步地，所述固定部开设有螺孔。

进一步地，所述第一通水口为两个并设置在所述第一空腔层相对的两个侧面的中部。

进一步地，所述底支撑板为多个圆孔的板状结构，圆孔的直径为8毫米至16毫米之间，所述底支撑板的圆孔为矩形整列分布，圆心的行间距和列间距为12毫米至20毫米之间。

进一步地，所述第一空腔层与所述第二空腔层之间开设有通孔，所述通孔连通所述第一空腔层和所述第二空腔层。

进一步地，所述连通结构为从所述液面控制板的上端向下凹陷的条形缺口。

进一步地，所述侧支撑板为矩形网格状结构，矩形网格上的每个矩形的长为120毫米至160毫米，宽为50毫米至70毫米。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该发明设计合理，使用方便，通过在箱体底部设置第一空腔层和透水板，形成缓冲通流系统，避免了流体对模型冲击破坏的同时保证了流体的通入效率，还通过在箱体两侧设置第二空腔层、透水板、液面控制板和第三空腔层，形成透水消波系统，消除孔压累积、实现二维渗流和消除波浪。

附图说明

图1为本发明的一种用于砂土土工模型的试验箱的结构示意图。

图2为本发明的一种用于砂土土工模型的试验箱的爆炸图。

图3为本发明的一种用于砂土土工模型的试验箱的内部结构图。

图4为发明的一种用于砂土土工模型的试验箱的内部结构图的另一角度。

图中：10、箱体；12、固定部；20、底支撑板；21、第一空腔层；22、第一通水口；30、侧支撑板；31、第二空腔层；40、液面控制板；41、连通结构；42、第三空腔层；43、第二通水口；50、透水板；211、通孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供了一种用于砂土土工模型的试验箱，包括箱体10，箱体10的向上一面开口；支撑部，支撑部设置在箱体10内并与箱体10固定连接，支撑部具有一个底支撑板20和与底支撑板20垂直的两个侧支撑板30，底支撑板20和侧支撑板30设有多个开口，开口用于让液体通过；液面控制板40，液面控制板40用于控制箱体10内液面的最高高度，液面控制板40为两个，分别设置于侧支撑板30与箱体10的侧壁之间，液面控制板40分为上部和下部，下部是完整的板体，上部开设有连通结构41，连通结构41的最下端为箱体10内部液面的最高高度；透水板50，透水板50的材料为烧结金属，透水版50可让水均衡地通过，透水板50为三个，分别通过螺栓与对应的一个底支撑板20和两个侧支撑板30可拆卸的连接；其中，底支撑板20与箱体10的底部内壁之间为第一空腔层21，侧支撑板30与液面控制板40之间为第二空腔层31，液面控制板40与箱体10的侧壁之间为第三空腔层42，第一空腔层21设有第一通水口22，第三空腔层42设有第二通水口43。

具体地，箱体10的外壁设置有向外延伸的固定部12，固定部12为多个。

具体地，至少4个固定部12设置于箱体10相对的两个侧外壁上，至少8个固定部12设置于箱体10的底外壁，设置在箱体10的底外壁的固定部12与箱体10的底外壁持平。

具体地，固定部12开设有螺孔，均衡设置多个固定部12，更好地在试验的震动环境中保证均衡的受力，有利于试验效果。

具体地，第一通水口22为两个并设置在第一空腔层21相对的两个侧面的中部，有利于液体均匀地进入，第一通水口22可外接软管和独立阀门。

具体地，底支撑板20为多个圆孔的板状结构，圆孔的直径为8毫米至16毫米之间，底支撑板20的圆孔为矩形整列分布，圆心的行间距和列间距为12毫米至20毫米之间。

具体地，第一空腔层21与第二空腔层31之间开设有通孔211，通孔211连通第一空腔层21和第二空腔层31，通孔211的作用在于连通第一空腔层21和第二空腔层31，第一通水口22进水时，第一空腔层21内的水通过通孔211进入第二空腔层31。

具体地，连通结构41为从液面控制板40的上端向下凹陷的条形缺口，凹陷的最低点为箱体内液体的最高液面高度。

具体地，侧支撑板30为矩形网格状结构，矩形网格上的每个矩形的长为120毫米至160毫米，宽为50毫米至70毫米。

在利用本发明进行试验时，以干法制样的地震模拟振动台模型试验为例，先将干砂土以及相关传感器放置于箱体内，根据制样方法以及砂土颗粒粗细的不同，可采用砂雨法或其他方法；连通结构41略高于砂土的高度，由第一通水口22通入孔隙水，水从外部依次进入第一空腔层21、透水板50、箱体10内的砂土，同时水还通过211进入第二空腔层22，再进入侧面的透水板50，在不影响总流量的同时均匀地、大面积并缓流速的进入砂土模型，当水面达到液面控制板所设定的高度时，停止第一通水口22的进水，根据试验需要，静置若干小时，完成砂土的饱和制样，然后将整个试验箱固定于地震模拟振动台上，开始进行振动台试验，实验开始后，砂土内部孔隙水压力升高，孔隙水向上、下渗流，同时由于箱体两侧透水板50的存在，孔隙水同时向两侧渗流，从而实现二维渗流；同时，当模型表面随振动产生的波浪到达箱体两侧时，波浪首先经过位于侧部的透水板50，其强度得到消减后，进入第二空腔层31，波浪高于液面控制板的部分将流入第三空腔层42，因而波浪不会经过箱体侧壁的反射重新返回，从而消除了波浪的来回震荡对试验结果的影响，振动台试验结束后，将样品箱从振动台上取下，打开第二通水口43，可以在不扰动砂土样的条件下将孔隙水放出，如果需要做不消波、单向排水的对照试验时，可将底部、两侧的透水板50更换为不透水板，从而将本试验箱切换成普通简单的试验箱。

以上参照本发明的实施例对本发明予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims

1.一种用于砂土土工模型的试验箱，其特征在于，包括：

箱体（10），所述箱体（10）的向上一面开口；

支撑部，所述支撑部设置在所述箱体（10）内并与所述箱体（10）固定连接，所述支撑部具有一个底支撑板（20）和与所述底支撑板（20）垂直的两个侧支撑板（30），所述底支撑板（20）和所述侧支撑板（30）设有多个开口；

液面控制板（40），所述液面控制板（40）为两个，分别设置于所述侧支撑板（30）与所述箱体（10）的侧壁之间，所述液面控制板（40）分为上部和下部，下部是完整的板体，上部是开设有连通结构（41）的板体；

透水板（50），所述透水板（50）的材料为烧结金属，所述透水板（50）为三个，分别与对应的一个所述底支撑板（20）和两个所述侧支撑板（30）可拆卸的连接；

其中，所述底支撑板（20）与所述箱体（10）的底部内壁之间具有第一空腔层（21），所述侧支撑板（30）与所述液面控制板（40）之间具有第二空腔层（31），所述液面控制板（40）与所述箱体（10）的侧壁之间具有第三空腔层（42），所述第一空腔层（21）设有第一通水口（22），所述第三空腔层（42）设有第二通水口（43）。

2.根据权利要求1所述的一种用于砂土土工模型的试验箱，其特征在于，所述箱体（10）的外壁设置有向外延伸的固定部（12），所述固定部（12）为多个。

3.根据权利要求2所述的一种用于砂土土工模型的试验箱，其特征在于，至少4个所述固定部（12）设置于所述箱体（10）相对的两个侧部外壁上，至少8个所述固定部（12）设置于所述箱体（10）的底部外壁，设置在所述箱体（10）底部外壁的所述固定部（12）与所述箱体（10）的底部外壁持平。

4.据权利要求3所述的一种用于砂土土工模型的试验箱，其特征在于，所述固定部（12）开设有螺孔。

5.根据权利要求1或4所述的一种用于砂土土工模型的试验箱，其特征在于，所述第一通水口（22）为两个并设置在所述第一空腔层（21）相对的两个侧面的中部。

6.根据权利要求5所述的一种用于砂土土工模型的试验箱，其特征在于，所述底支撑板（20）为多个圆孔的板状结构，圆孔的直径为8毫米至16毫米之间，所述底支撑板（20）的圆孔为矩形整列分布，圆心的行间距和列间距为12毫米至20毫米之间。

7.根据权利要求1或4所述的一种用于砂土土工模型的试验箱，其特征在于，所述第一空腔层（21）与所述第二空腔层（31）之间开设有通孔（211），所述通孔（211）连通所述第一空腔层（21）和所述第二空腔层（31）。

8.根据权利要求7所述的一种用于砂土土工模型的试验箱，其特征在于，所述连通结构（41）为从所述液面控制板（40）的上端向下凹陷的条形缺口。

9.根据权利要求8所述的一种用于砂土土工模型的试验箱，其特征在于，所述侧支撑板（30）为矩形网格状结构，矩形网格上的每个矩形的长为120毫米至160毫米，宽为50毫米至70毫米。