CN112415175B - 地裂缝物理模型试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于地裂缝实验装置技术领域，尤其为地裂缝物理模型试验装置，包括支架，支架的四周铺设有钢化玻璃板，支架的底端设有漏斗状底板；所述支架的内部设有滑轨，所述支架的内部固定连接有固定混凝土板，所述固定混凝土板位于滑轨的一端，所述滑轨上活动连接有活动混凝土板，所述滑轨的内部两侧内壁内连接有若干个小滑轮，所述活动混凝土板的底端连接有滑动块，通过安装固定混凝土板和活动混凝土板，通过活动混凝土板的滑动，实现地裂缝的动态模拟，通过顶紧弹簧和顶板，避免活动混凝土板与滑轨直接碰撞，对试验结果造成影响，通过铁丝网和过滤棉对循环水进行过滤，避免泥土进入水泵内造成损坏，同时抽拉柜方便对杂质进行清理。

Description

地裂缝物理模型试验装置

技术领域

本发明属于地裂缝实验装置技术领域，具体涉及地裂缝物理模型试验装置。

背景技术

开采地下水改变了含水系统的孔隙水压力和有效应力。当土层中一点的应力状态满足一定条件时，该点可达到强度破坏(拉裂破坏或剪切破坏)。当破坏点越来越多、连成一片，并使地表岩土体开裂时，就形成了地裂缝，地裂缝形成后还可能进一步扩展。地裂缝是地下水开采引起的地质灾害之一，其形成和发展给地表建(构)筑物、地下管线等造成极大的破坏作用。但目前对地下水开采引起地裂缝的机理研究还较少，对地裂缝形成和发展的数值模拟还缺乏有效的方法。由于现场水文地质和工程地质条件复杂，且地裂缝的形成过程难以在现场观测和再现，因此，要深入研究抽水引起地裂缝的机理以及刻画地裂缝从无到有、从小到大的演变过程的数值方法，进行室内物理模型试验是十分必要的，现有的地裂缝物理试验装置，在进行水循环模拟时缺少一定的过滤装置，容易导致泥沙进入水泵内，导致水泵损坏，且在对地裂进行模拟时，容易出现活动块与滑轨之间出现碰撞发生抖动，影响试验效果。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了地裂缝物理模型试验装置，具有方便对泥沙进行过滤，避免活动块出现抖动，方便试验的进行特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：地裂缝物理模型试验装置，包括支架，支架的四周铺设有钢化玻璃板，支架的底端设有漏斗状底板；所述支架的内部设有滑轨，所述支架的内部固定连接有固定混凝土板，所述固定混凝土板位于滑轨的一端，所述滑轨上活动连接有活动混凝土板，所述滑轨的内部两侧内壁内连接有若干个小滑轮，所述活动混凝土板的底端连接有滑动块,所述滑动块与活动混凝土板呈T型结构，所述滑动块的两侧与小滑轮贴合，所述滑动块的底端设有挂钩，所述滑轨的内部活动连接有顶板，所述顶板的背面连接有两个顶紧弹簧，所述顶紧弹簧的底端均与滑轨的内壁相连，所述滑动块的顶端连接有插块，所述插块与顶板卡合，卡合处设置有海绵垫片。

作为本发明的地裂缝物理模型试验装置优选技术方案，所述支架的底端连接有集水箱，所述集水箱的顶端内部活动连接有抽拉柜，所述抽拉柜的底端内壁内设有过滤棉，所述抽拉柜的内部连接有铁丝网。

作为本发明的地裂缝物理模型试验装置优选技术方案，所述支架的底端一侧安装有卷扬机，所述卷扬机上缠绕连接有连接绳，连接绳的另一端与挂钩相连，所述支架的底端一侧设有定滑轮，连接绳与定滑轮贴合转动。

作为本发明的地裂缝物理模型试验装置优选技术方案，所述固定混凝土板和活动混凝土板的表面均铺设有土层，土层内十三厘米处埋设有传感器，土层的表面埋设有降雨管，所述固定混凝土板和活动混凝土板的底端均开设有渗水孔。

作为本发明的地裂缝物理模型试验装置优选技术方案，所述支架的一侧放置有水泵，所述水泵的入水口通过输水管与集水箱相连，所述水泵的出水口通过输水管与降雨管相连。

作为本发明的地裂缝物理模型试验装置优选技术方案，所述固定混凝土板和活动混凝土板与钢化玻璃板的空隙处设有硬质PVC板，PVC板与固定混凝土板和活动混凝土板的的交接处铺设有塑料薄膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过安装固定混凝土板和活动混凝土板，通过活动混凝土板的滑动，实现地裂缝的动态模拟，通过顶紧弹簧和顶板，避免活动混凝土板与滑轨直接碰撞，对试验结果造成影响，通过铁丝网和过滤棉对循环水进行过滤，避免泥土进入水泵内造成损坏，同时抽拉柜方便对杂质进行清理。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中滑轨的内部结构示意图；

图3为本发明中抽拉柜的内部结构示意图；

图4为本发明中混凝土板的内部结构示意图；

图中：1、支架；2、固定混凝土板；3、活动混凝土板；4、滑轨；5、渗水孔；6、水泵；7、集水箱；8、抽拉柜；9、卷扬机；10、顶紧弹簧；11、顶板；12、滑动块；13、小滑轮；14、插块；15、挂钩；16、铁丝网；17、过滤棉；18、传感器；19、降雨管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：地裂缝物理模型试验装置，包括支架1，支架1的四周铺设有钢化玻璃板，支架1的底端设有漏斗状底板；支架1的内部设有滑轨4，支架1的内部固定连接有固定混凝土板2，固定混凝土板2位于滑轨4的一端，滑轨4上活动连接有活动混凝土板3，滑轨4的内部两侧内壁内连接有若干个小滑轮13，活动混凝土板3的底端连接有滑动块12，滑动块12与活动混凝土板3呈T型结构，滑动块12的两侧与小滑轮13贴合，滑动块12的底端设有挂钩15，滑轨4的内部活动连接有顶板11，顶板11的背面连接有两个顶紧弹簧10，顶紧弹簧10的底端均与滑轨4的内壁相连，滑动块12的顶端连接有插块14，插块14与顶板11卡合，卡合处设置有海绵垫片。

本实施例中，当活动混凝土板3滑动时，滑动块12的表面与小滑轮13贴合，当插块14与顶板11卡合后，顶板11向后运动，顶紧弹簧10收缩，吸收活动混凝土板3与滑轨4碰撞产生的冲攻击力。

具体的，支架1的底端连接有集水箱7，集水箱7的顶端内部活动连接有抽拉柜8，抽拉柜8的底端内壁内设有过滤棉17，抽拉柜8的内部连接有铁丝网16。

本实施例中，抽拉柜8的底端内壁内设有过滤棉17，抽拉柜8的内部连接有铁丝网16，对土层中落入的土壤进行过滤，避免泥沙进入水泵6内导致损坏。

具体的，支架1的底端一侧安装有卷扬机9，卷扬机9上缠绕连接有连接绳，连接绳的另一端与挂钩15相连，支架1的底端一侧设有定滑轮，连接绳与定滑轮贴合转动。

本实施例中，通过卷扬机9对连接绳进行收缩，方便实现活动混凝土板3的活动，对地裂缝的距离进行模拟。

具体的，固定混凝土板2和活动混凝土板3的表面均铺设有土层，土层内十三厘米处埋设有传感器18，土层的表面埋设有降雨管19，固定混凝土板2和活动混凝土板3的底端均开设有渗水孔5。

本实施例中，将土层挖出十三厘米深的土洞，件传感器18放入洞内，之后用粉土覆盖并压实，为监测土体内部水理变化规律，在模型箱内分层埋设水分计与孔压计，为了减少在降雨过程中水管喷射出的水对地表出现冲蚀的现象，以及均匀降雨的考虑，本次试验将降雨管19进行打孔处理，并且固定在量测的位置处，最后将降雨管19与底下水泵6相连接，当土层铺好后，土层上方十厘米处沿着中轴线方向焊接一根钢架，待焊接完成后，将磁性表座吸附在钢架上，然后将位移计固定好。由于土体表面较软，尤其是在表面降雨过后，指针很容易在在自身弹力的作用下插入地表，导致试验误差较大，所以将表头顶在放置在土体表面的铁片上。

具体的，支架1的一侧放置有水泵6，水泵6的入水口通过输水管与集水箱7相连，水泵6的出水口通过输水管与降雨管19相连。

本实施例中，将降雨管19进行打孔处理，并且固定在量测的位置处，最后将降雨管19与底下水泵6相连接，对降雨进行模拟。

具体的，固定混凝土板2和活动混凝土板3与钢化玻璃板的空隙处设有硬质PVC板，PVC板与固定混凝土板2和活动混凝土板3的的交接处铺设有塑料薄膜。

本实施例中，采用玻璃胶将硬质PVC板紧贴至钢化玻璃，并且在填土之前在PVC板与固定混凝土板2和活动混凝土板3交接处铺设塑料薄膜，以防止水从基岩与PVC板的空隙处溢出。

本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，在固定混凝土板2和活动混凝土板3上铺设土层，将土层挖出十三厘米深的土洞，件传感器18放入洞内，之后用粉土覆盖并压实，为监测土体内部水理变化规律，在模型箱内分层埋设水分计与孔压计，为了减少在降雨过程中水管喷射出的水对地表出现冲蚀的现象，以及均匀降雨的考虑，本次试验将降雨管19进行打孔处理，并且固定在量测的位置处，最后将降雨管19与底下水泵6相连接，当土层铺好后，土层上方十厘米处沿着中轴线方向焊接一根钢架，待焊接完成后，将磁性表座吸附在钢架上，然后将位移计固定好。由于土体表面较软，尤其是在表面降雨过后，指针很容易在在自身弹力的作用下插入地表，导致试验误差较大，所以将表头顶在放置在土体表面的铁片上，启动水泵6，将水输送至降雨管19内，通过卷扬机9对连接绳进行收缩，方便实现活动混凝土板3的活动，对地裂缝的距离进行模拟，当活动混凝土板3滑动时，滑动块12的表面与小滑轮13贴合，当插块14与顶板11卡合后，顶板11向后运动，顶紧弹簧10收缩，吸收活动混凝土板3与滑轨4碰撞产生的冲攻击力，水通渗水口流入抽拉柜8内，抽拉柜8的底端内壁内设有过滤棉17，抽拉柜8的内部连接有铁丝网16，对土层中落入的土壤进行过滤，避免泥沙进入水泵6内导致损坏。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.地裂缝物理模型试验装置，包括支架（1），支架（1）的四周铺设有钢化玻璃板，支架（1）的底端设有漏斗状底板；其特征在于：所述支架（1）的内部设有滑轨（4），所述支架（1）的内部固定连接有固定混凝土板（2），所述固定混凝土板（2）位于滑轨（4）的一端，所述滑轨（4）上活动连接有活动混凝土板（3），所述滑轨（4）的内部两侧内壁内连接有若干个小滑轮（13），所述活动混凝土板（3）的底端连接有滑动块（12）,所述滑动块（12）与活动混凝土板（3）呈T型结构，所述滑动块（12）的两侧与小滑轮（13）贴合，所述滑动块（12）的底端设有挂钩（15），所述滑轨（4）的内部活动连接有顶板（11），所述顶板（11）的背面连接有两个顶紧弹簧（10），所述顶紧弹簧（10）的底端均与滑轨（4）的内壁相连，所述滑动块（12）的顶端连接有插块（14），所述插块（14）与顶板（11）卡合，卡合处设置有海绵垫片；所述固定混凝土板（2）和活动混凝土板（3）的表面均铺设有土层，土层内十三厘米处埋设有传感器（18），土层的表面埋设有降雨管（19），所述固定混凝土板（2）和活动混凝土板（3）的底端均开设有渗水孔（5）；所述固定混凝土板（2）和活动混凝土板（3）与钢化玻璃板的空隙处设有硬质PVC板，PVC板与固定混凝土板（2）和活动混凝土板（3）的交接处铺设有塑料薄膜。

2.根据权利要求1所述的地裂缝物理模型试验装置，其特征在于：所述支架（1）的底端连接有集水箱（7），所述集水箱（7）的顶端内部活动连接有抽拉柜（8），所述抽拉柜（8）的底端内壁内设有过滤棉（17），所述抽拉柜（8）的内部连接有铁丝网（16）。

3.根据权利要求1所述的地裂缝物理模型试验装置，其特征在于：所述支架（1）的底端一侧安装有卷扬机（9），所述卷扬机（9）上缠绕连接有连接绳，连接绳的另一端与挂钩（15）相连，所述支架（1）的底端一侧设有定滑轮，连接绳与定滑轮贴合转动。

4.根据权利要求1所述的地裂缝物理模型试验装置，其特征在于：所述支架（1）的一侧放置有水泵（6），所述水泵（6）的入水口通过输水管与集水箱（7）相连，所述水泵（6）的出水口通过输水管与降雨管（19）相连。

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