CN117291039A - 一种三维土拱效应的立体活动门试验方法、装置及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三维土拱效应的立体活动门试验方法、装置及介质，方法包括：获取工程地质的试验工况，并根据试验工况确定承载土体构件的三维信息以及待铺设土体的土体信息；根据三维信息和土体信息，在承载土体构件的起伏面上铺设待铺设土体，得到承载土体构件上已铺设土体的当前状态信息；根据三维信息和当前状态信息，对承载土体构件中承载部分已铺设土体的立体活动门进行移动，得到已铺设土体的试验状态信息。对应实际工况确定承载土体构件的三维立体形状，在承载土体构件上随着其起伏面的形状铺设土体，立体活动门移动以完成试验，从而实现对不均匀地质三维土拱效应的活动门试验，从而提高了对实际复杂地质模拟试验的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种三维土拱效应的立体活动门试验方法、装置及介质。
背景技术
土拱效应来源于1884年英国物理学家Robert在散体材料中发现的一种应力转移现象，农业中称其为“粮仓效应”，即粮仓底部的压力在粮仓高度大于底部直径两倍之后就不在增加。1936年Terzaghi通过活动门试验开展了岩土工程中的土拱效应研究。当前，活动门试验已经成为研究土拱效应最经典的例子。
在现有设计方案中，土拱效应试验方法的土样制备大多为人工填土，难以实现对复杂土样的精准制作，没有考虑对复杂底层基岩的模拟，例如高低起伏基岩及形状不规则的岩溶等，也就是在模拟实际不均匀地质上铺设土样模型的能力有待提高，导致不能实现对不均匀地质三维土拱效应的活动门试验。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述问题，本申请实施例提供一种三维土拱效应的立体活动门试验方法、装置及介质，能够实现对不均匀地质三维土拱效应的活动门试验，以提高对实际复杂地质模拟试验的准确性。
本发明为解决上述技术问题提供如下技术方案：
本申请实施例第一方面提供一种三维土拱效应的立体活动门试验方法，包括：
获取工程地质的试验工况，并根据所述试验工况确定承载土体构件的三维信息以及待铺设土体的土体信息；
根据所述三维信息和所述土体信息，在所述承载土体构件的起伏面上铺设所述待铺设土体，得到承载土体构件上已铺设土体的当前状态信息；
根据所述三维信息和所述当前状态信息，对所述承载土体构件中承载部分已铺设土体的立体活动门进行移动，得到已铺设土体的试验状态信息。
在一种可能的实施方式中，所述承载土体构件的三维信息包括立体底板的第一坐标数据和立体活动门的第二坐标数据，所述待铺设土体的土体信息包括第一层土体的第一类型，所述已铺设土体的当前状态信息包括第一层土体的第一初始位置；
所述根据所述三维信息和所述土体信息，在所述承载土体构件的起伏面上铺设所述待铺设土体，得到承载土体构件上已铺设土体的当前状态信息，包括：
根据所述第一坐标数据、所述第二坐标数据和所述第一类型，得到所述第一层土体的第一轨迹；
根据所述第一轨迹，分别沿所述立体底板和所述立体活动门的表面铺设第一层土体，得到所述第一层土体的第一初始位置。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述第一轨迹，分别沿所述立体底板和所述立体活动门的表面铺设第一层土体，得到所述第一层土体的第一初始位置，包括：
根据所述第一轨迹，沿着所述立体底板和所述立体活动门的起伏面层叠铺设多次第一层土体，得到所述第一层土体的第一初始位置；
所述已铺设土体的当前状态信息还包括第二层土体的第二初始位置；所述方法还包括：
确定所述第二层土体的第二轨迹，并根据所述第二轨迹，在所述第一层土体表面上铺设第二层土体，以使所述第二层土体表面高于所述立体活动门顶部，得到第二层土体的第二初始位置。
在一种可能的实施方式中，所述在所述承载土体构件的起伏面上铺设所述待铺设土体之后，还包括：
在所述第一层土体的预埋孔位中安置力传感器；所述预埋孔位为相对所述立体底板的凸起和/或凹陷处。
在一种可能的实施方式中，所述立体活动门为异形立体活动门，所述立体底板为异形立体底板。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述试验工况确定承载土体构件的三维信息，包括：
根据所述试验工况，采用3D打印的方式分别制备可装配连接的所述立体活动门及立体底板；
将装配的所述立体活动门及立体底板安装在试验装置中，得到立体底板的第一坐标数据和立体活动门的第二坐标数据。
在一种可能的实施方式中，所述采用3D打印的方式分别制备可装配连接的所述立体活动门及立体底板，包括：
采用3D打印方式制备所述立体底板和所述立体活动门的打印材料为金属材料或合金材料。
本申请第二方面提供一种三维土拱效应的立体活动门试验装置，所述装置用于对具有起伏面的承载土体结构进行试验；所述装置包括：
构件确定模块，用于获取工程地质的试验工况，并根据所述试验工况确定承载土体构件的三维信息以及待铺设土体的土体信息；
铺设模块，用于根据所述三维信息和所述土体信息，在所述承载土体构件的起伏面上铺设所述待铺设土体，得到承载土体构件上已铺设土体的当前状态信息；
位移模块，用于根据所述三维信息和所述当前状态信息，对所述承载土体构件中承载部分已铺设土体的立体活动门进行移动，得到已铺设土体的试验状态信息。
本申请第三方面提供一种三维土拱效应的立体活动门试验装置，包括：
至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器；
所述存储器存储计算机执行指令；
所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如上述中任一项所述的方法。
本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如上述中任一项所述的方法。
有益效果：本发明实施例提供一种三维土拱效应的立体活动门试验方法、装置及介质，方法包括：获取工程地质的试验工况，并根据所述试验工况确定承载土体构件的三维信息以及待铺设土体的土体信息；根据所述三维信息和所述土体信息，在所述承载土体构件的起伏面上铺设所述待铺设土体，得到承载土体构件上已铺设土体的当前状态信息；根据所述三维信息和所述当前状态信息，对所述承载土体构件中承载部分已铺设土体的立体活动门进行移动，得到已铺设土体的试验状态信息。确定的承载土体构件的三维立体形状对应实际复杂工程工况，在承载土体构件上随着其起伏面的形状铺设土体，承载土体构件中的立体活动门活动以完成试验，从而实现对不均匀地质三维土拱效应的活动门试验，从而提高了对实际复杂地质模拟试验的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的三维土拱效应的立体活动门试验方法的流程图；
图2为本发明实施例的三维土拱效应的立体活动门试验装置的立体图；
图3为本发明实施例的承载土体构件及其中立体活动门的立体图；
图4为本发明实施例的另一种异形立体活动门的立体图；
图5为本发明实施例的三维土拱效应的立体活动门试验方法的另一流程图；
图6为本发明实施例的三维土拱效应的立体活动门试验装置的结构示意图；
图7为本发明实施例的三维土拱效应的立体活动门试验的示意图。
附图标记说明：
100、构件确定模块；10、模型箱；11、支撑板；12；侧板；
200、铺设模块；21、喷头；22、滑轨；23、泵送机；24、输送管道；
300、位移模块；31、驱动器；
60、承载土体构件；61、立体活动门；62、立体底板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，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，所描述的实施例仅为本发明的可能的技术实现，并非全部实现可能。基于本发明中的实施例，本领域技术人员完全可以结合本发明的实施例，在没有进行创造性劳动的情况下得到其他实施例，而这些实施例也在本发明的保护范围之内。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)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数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例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。
本发明的发明人发现，在实际工程工况当中，地质土体模型由于地质构造等各种原因，往往在空间上具有参数不确定的特点，且存在不均匀、有缺陷、溶洞等众多情况。不同的地质条件会不同程度的影响土拱效应的产生与发展，但在现有的传统活动门试验中，未曾把复杂地质条件加入试验当中，且土拱效应试验方法的土样制备大多为人工填土，难以实现对复杂土样的精准制作，也就是在模拟实际不均匀地质上铺设土样模型的能力有待提高，导致不能实现对不均匀地质三维土拱效应的活动门试验。在现有的活动门实验装置中，活动门与模型箱底板均为平面结构，难以实现对实际地质不均匀、有缺陷等情况的模拟。
且现有试验装置及方法对三维土拱效应的研究，其活动门多为圆形、矩形等规则平面图形，缺乏对异形立体活动门对三维土拱效应影响的研究；
基于此，发明人所提供的本发明一实施例中，承载土体构件的三维立体形状对应实际复杂工程工况，在承载土体构件上随着其起伏面的形状铺设土体，承载土体构件中的立体活动门活动以完成试验，从而实现对不均匀地质三维土拱效应的活动门试验，从而提高了对实际复杂地质模拟试验的准确性。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
本发明实施例提供了一种三维土拱效应的立体活动门61试验装置，如图2和图6所示，所述装置用于对具有起伏面的承载土体结构进行试验；所述装置包括：
构件确定模块100，用于获取工程地质的试验工况，并根据所述试验工况确定承载土体构件60的三维信息以及待铺设土体的土体信息；
铺设模块200，用于根据所述三维信息和所述土体信息，在所述承载土体构件60的起伏面上铺设所述待铺设土体，得到承载土体构件60上已铺设土体的当前状态信息；
位移模块300，用于根据所述三维信息和所述当前状态信息，对所述承载土体构件60中承载部分已铺设土体的立体活动门61进行移动，得到已铺设土体的试验状态信息。
具体的，承载土体构件60包括可装配连接立体底板62和立体活动门61，即立体活动门61可相对立体底板62运动(具体沿重力方向)；在本实施例中，构件确定模块100包括在模型箱10中确定承载土体构件60三维坐标的摄像机，在另一实施例中，构件确定模块100还可包括用于打印承载土体构件60和土体模型的3D打印机，从而通过三维数字建模并使用3D打印机精准打印具有起伏面的承载土体构件60。
在一些实施例中，构件确定模块100包括模型箱10，承载土体构件60安装在模型箱10中，具体的，参见图2，立体底板62固定在模型箱10内壁上，在模型箱10中向立体底板62和立体活动门61上方填充铺设土体，位移模块300包括驱动器31，立体活动门61与驱动器31的输出端相连，驱动器31的固定端与模型箱10固定连接，从而在驱动器31驱动下使得立体活动门61沿模型箱10竖直方向相对立体底板62移动，需要注意，立体活动门61与立体底板62具有相应厚度，从而在移动过程中立体活动门61与立体底板62不会完全分离，以避免铺设土体从二者相互移动产生的缝隙中流出模型箱10。
在一些实施例中，如图2所示，铺设模块200包括泵送机23、喷头21和XYZ移动机构，在承载土体构件60的起伏面上铺设土体采用3D打印的方式进行，即通过装有耗材的泵送机23将耗材通过输送管道24并经过喷头21铺设在承载土体构件60上，配合包括滑轨22的XYZ移动机构使喷头21在空间中沿承载土体构件60起伏面相对应距离处进行移动，以得到与承载土体构件60起伏面相适配的土体模型(包括下述第一层土体)，使得本试验的土体模型模拟实际土体，且承载土体构件60模拟实际复杂地质。需要说明的是，泵送机23中能够装有不同种土体材料第一层土体可具有黏性，以覆盖连接在承载土体构件60起伏面上。
可以理解的是，立体底板62和立体活动门61需要承受上部土体模型，从而需要具有一定强度和刚度；在本实施例中二者采用金属材料或合金材料，如铝、钛合金等轻金属材料，镍基合金、钴铬合金等合金材料，不锈钢等金属材料，并且能够作为3D打印机的原材料。
如图2所示，支撑板11设置在模型箱10底部，通过设置两个支撑板11支撑模型箱10；位移模块300还包括激光测距仪，可设置在模型箱10顶部，用于测量在立体活动门61移动时，土体模型所产生的位移。
铺设模块200还包括土压力传感器，设于土体模型中的凹凸处，具体埋置于打印铺设土体的各层土体不同位置，用于监控土压力变化并传送数据。
可以理解的是，3D打印技术是近三十年快速发展的先进制造技术，具有自动化、智能化、快速高效、无磨具、节省材料等特点，在岩土工程领域中具有极大的应用前景。相比于传统成型技术所采用的压制、锻造、铸造等方法，3D打印技术利用计算机构建三维数字模型，面对复杂工程模型时更高效、准确。从而通过三维建模与3D打印机能够根据实际复杂地质对应制作可装配于一体的立体底板62和立体活动门61。
在一些实施例中，制备立体底板62和立体活动门61采用一类3D打印机，而土体模型的打印铺设采用的喷头21能够输送不同种土体，从而位于模型箱10上部的喷头21在承载土体构件60上打印铺设土体模型。
如图2所示，模型箱10包括前后左右四个侧板12相互配合连接，其中前侧板12的材料为透明强化玻璃，用于观察土拱效应的发展，左右后三个侧选用不锈钢板，透明强玻璃板两侧不锈钢板做凹槽设计，以安装透明强化玻璃板；驱动器31可设置为气缸、电动伸缩杆等位移控制器，驱动器31的可伸缩端与立体活动门61固定连接。
需要说明的是，立体底板62与立体活动门61的形状根据实际工程工况进行设计、建模、打印以及材料的选取；立体底板62可为异形立体底板62，即立体底板62内部开始的孔洞边界为不规则形状或规则形状，相应的立体活动门61可为异形立体活动门61，即立体活动门61的外轮廓呈不规则状，以与立体底板62相配合。
本发明实施例利用3D打印技术，新兴技术与传统经典试验相结合，利用三维数字建模，摆脱传统摸具方式，更加便捷高效的实现三维立体活动门61和立体底板62的制造，以便于观察更符合工程实际的三维土拱效应的形成与发展；利用3D打印技术在建筑工程领域中的应用，摆脱传统土体模型的制作方法，精准高效地印出不均匀、有缺陷、溶洞等复杂地质土体模型；利用3D打印技术制作立体底板62实现高低不均匀的地质条件，制作异形立体活动门61，实现对三维土拱效应的研究。
在本实施例中，模型箱10包括透明强化玻璃板和不锈钢板围成的侧壁，立体底板62异形立体活动门61为成套配置，以便配合活动门沿模型箱10高度方向移动，由不锈钢板围成的侧壁之间通过焊接固定连接，透明强化玻璃安装于两侧钢板凹槽。支撑板11安装于模型箱10下方，用于支撑整个模型箱10，可满足试验过程中刚度和变形需求。驱动器31装于模型箱10下部，用于控制异形立体活动门61缓慢均匀下沉，使土体内部产生差异沉降。本装置可以根据不同的工程可况设计不同的立体底侧板12与异形立体活动门61，以此模拟真实工况下三维土拱效应下土拱间的相互作用。
异形立体活动门61与立体底板62为成套设计，均为根据实际工程工况设计三维数字模型，而后由3D打印机打印出的具有一定刚度的金属块，待成型稳定后安装于模型箱10中，立体活动门61与驱动器31伸缩端固定连接，以此通过驱动器31实现活动门缓慢均匀下沉，并防止下移过程发生倾斜，以保证所述活动门下移过程的稳定。
铺设模块200的XYZ移动机构、喷头21可拆卸安装在模型箱10顶部，用于在模型箱10内部精准打印所需土体模型，通过打印喷头21在整个模型箱10内部空间随意移动，泵送机23通过输送管道24提供所需的土体材料。具体的，本实施例的XYZ移动机构包括沿X轴的滑轨22，两个滑轨22上分别通过滑块与其滑动连接，且两个滑块通过一X轴滑杆连接，在滑杆上设置沿Y轴的移动块，移动块中设有沿Z轴移动的连接管，连接管与喷头21相连，从而实现将土体通过喷头21在空间中移动以铺设在承载土体构件60上。在一些实施例中，XYZ移动机构包括多个驱动电机以及沿三个方向的皮带，使得喷头21在空间中进行移动。
参见图1和图5，本发明三维土拱效应的立体活动门试验方法的一实施例中，所述方法的执行主体为控制器，实现试验的方法包括如下步骤：
步骤S100、获取工程地质的试验工况，并根据所述试验工况确定承载土体构件的三维信息以及待铺设土体的土体信息。
在一种实现方式中，所述步骤S100具体包括：
步骤S110、根据所述试验工况，采用3D打印的方式分别制备可装配连接的所述立体活动门及立体底板。
所述步骤S110包括步骤：
步骤S111、采用3D打印方式制备所述立体底板和所述立体活动门的打印材料为金属材料或合金材料。
具体的，确定实际工程工况，根据工况进行确定待铺设土体的土体数量种类和土体铺设方式，以及立体底板和立体活动门三维形状。本实现方式中的立体底板和立体活动门采用3D打印方式进行制备，但不限于此，也可通过其他加工方式进行制得，该立体底板和立体活动门各自的起伏面与实际不均匀、有缺陷的复杂地质相适应。
步骤S120、将装配的所述立体活动门及立体底板安装在试验装置中，得到立体底板的第一坐标数据和立体活动门的第二坐标数据。
在一种实现方式中，根据试验研究的需求选择不同性质的土体，确定相应的试验工况，根据相应的工况进行复杂地质土体的三维建模。然后依据相应的工况设计异形立体金属块(即立体活动门和立体底板)，建模后由3D打印机打印出具有一定刚度和强度的异形立体金属块组成承载土体构件并与模型箱固定连接。
具体的，根据复杂地质确定承载土体构件的形状后，可通过三维软件进行三维建模，并通过3D打印机将立体底板打印制得，将立体活动板打印制得，并将立体活动门安装在立体底板的孔洞中，使得立体底板与立体活动门的厚度相配合，且二者起伏面的过渡符合实际复杂地质；将装配后的承载土体构件安装在模型箱中，其中，立体底板的周边与模型箱内壁固定，立体活动门的下端与驱动器的伸缩端相连接，以便在装配好的立体底板和立体活动门的上方铺设土体，通过建模制备过程中的三维模型数据、模型箱的参数和/或设置在模型箱内外侧的摄像机，采用二者之一或均采用的方式，进一步确定在模型箱空间中立体底板和立体活动门的三维坐标数据。
在本实施例中通过设置在模型箱内侧和/或外侧的摄像机，确定在模型箱空间中立体底板和立体活动门起伏面上各个点位对应的三维坐标数据。
值得说明的是，本发明实施例采用3D打印技术，制作不同形式的配套的立体底侧板和异形立体活动门，利用立体底板与立体活动门可实现对三维土拱效应的研究，为实际工程提供借鉴；本发明土体模型的制作采用3D打印技术，可以实现存在不均匀、有缺陷、溶洞等复杂地质条件土体的制作。
在一些实现方式中，所述立体活动门为异形立体活动门，所述立体底板为异形立体底板。
可以理解的是，相比于现有传统活动门试验活动门均为二维平面模型，而本发明实施例立体活动门为异形立体活动门，更符合实际工程工况，可以更加精准且高效地根据实际工程工况设计多形状、多种类的异形立体活动门，异形立体活动门的移动，可以把土拱效应从二维提升到三维，可以为实际工程提供借鉴。另外，土体模型的制作采用3D打印技术，在面对风化槽、溶洞等复杂地质模型时，相比于传统的制作方法更加精准、高效。
步骤S200、根据所述三维信息和所述土体信息，在所述承载土体构件的起伏面上铺设所述待铺设土体，得到承载土体构件上已铺设土体的当前状态信息。
在一种实现方式中，所述承载土体构件的三维信息包括立体底板的第一坐标数据和立体活动门的第二坐标数据，所述待铺设土体的土体信息包括第一层土体的第一类型，所述已铺设土体的当前状态信息包括第一层土体的第一初始位置；所述步骤S200具体包括：
步骤S210、根据所述第一坐标数据、所述第二坐标数据和所述第一类型，得到所述第一层土体的第一轨迹。
具体的，根据第一层土体的第一类型确定喷头与承载土体构件起伏面的第一距离；根据第一距离、第一坐标数据和第二坐标数据，得到第一层土体的第一轨迹。第一轨迹为Y轴在构件不同位置处，沿X轴方向上承载土体构件起伏面的总路径。
在本实施例中，土体模型(待铺设土体已铺设在承载土体构件上所形成)包括第一层土体、第二层土体和第三层土体，第一层土体的类型为软土，第二层土体的类型为砂土，第三层土体的类型为粉细砂。
需要说明的是，土体的种类在此不做限定，可以是一种，也可为多种，如本实施例中采用三种土体层叠设置，或另一实施例采用两种土体间隔设置。
步骤S220、根据所述第一轨迹，分别沿所述立体底板和所述立体活动门的表面铺设第一层土体，得到所述第一层土体的第一初始位置。
在一种实现方式中，所述步骤S220具体包括：
步骤S221、根据所述第一轨迹，沿着所述立体底板和所述立体活动门的起伏面层叠铺设多次第一层土体，得到所述第一层土体的第一初始位置。
具体的，第一层土体(即软土)具有黏性，能够覆盖连接在承载构件起伏面上，且层叠铺设多次使得第一层土体具有一定厚度，以保证第一层土体与承载土体构件连接的稳定性，并通过激光测距仪检测到第一层土体铺设后的初始位置。
需要说明的是，第一层土体沿起伏面层叠铺设后，最后一次的第一层土体上表面也呈现起伏面，在这之后，再次铺设的第一层土体或其他土体可以通过喷头平齐铺设，使得铺设的土体上表面呈水平状，以便于试验数据的识别。
在一种实现方式中，所述步骤S221还包括：
步骤S2211、在所述第一层土体的预埋孔位中安置力传感器；所述预埋孔位为相对所述立体底板的凸起和/或凹陷处。
具体的，逐层打印各层土体并按照设置间隔埋置土压力传感器。通过在第一层土体中设置预埋孔位，并在预埋孔位中设置土压力传感器，从而在试验过程中监控土压力变化，且该土压力传感器设置于相对立体底板不均匀的凹凸位置，能够针对复杂地质得到实际工程所需的参考数据。
在一种实现方式中，所述已铺设土体的当前状态信息还包括第二层土体的第二初始位置；所述步骤221之后，还包括：
步骤S222、确定所述第二层土体的第二轨迹，并根据所述第二轨迹，在所述第一层土体表面上铺设第二层土体，以使所述第二层土体表面高于所述立体活动门顶部，得到第二层土体的第二初始位置。
具体的，根据第一轨迹和第二层土体的第二种类，确定所述第二层土体的第二轨迹。第二轨迹为水平方向上的路径，第二层土体(即砂土)通过喷头平齐铺设在第一层土体水平的上表面上，使得铺设的土体上表面继续呈水平状，以便于试验数据的识别，并通过激光测距仪检测到第二层土体铺设后的初始位置。
在一种实现方式中，还包括：
步骤S223、确定所述第三土体的第三轨迹，并根据所述第三轨迹，在所述第二层土体表面上铺设第三层土体，以使所述第三层土体表面高于所述立体活动门顶部，得到第三层土体的第三初始位置。
具体的，第三层土体(即粉细砂)铺设完成后形成土体模型，该土体模型由于采用三层种类不同土体，从而形成明显的土体分界线。
步骤S300、根据所述三维信息和所述当前状态信息，对所述承载土体构件中承载部分已铺设土体的立体活动门进行移动，得到已铺设土体的试验状态信息。
在一种实现方式中，试验状态信息包括第一目标位置、第二目标位置。
具体的，根据立体底板的三维坐标数据，利用驱动器控制立体活动门向下位移预设距离，预设距离小于立体底板的厚度，开始活动门试验，并根据第一初始位置、第二初始位置、第一目标位置、第二目标位置确定分界线变化参数，已完成活动门试验，收集土压力传感器以及激光测距仪数据，进行试验分析。
如图5所示，下面通过具体实施例对本发明的上述试验方法作进一步的说明：
首先根据试验研究的需求选择不同性质的土体，确定相应的试验工况，根据相应的工况进行复杂地质土体的三维建模。然后依据相应的工况设计异形立体金属块，建模后由3D打印机打印出具有一定刚度和强度的异形立体金属块并于位移板固定连接组成活动门，安装好活动门后将所选不同性质的土体根据工况分批次装置于泵送机，以便于3D打印机分层打印土体于模型箱中，并在不同高度布置土压力传感器，用于实时监测土体内部应力变化。打印完全部土体后待模型箱内部土体稳定后开始进行活动门的下移，此时高速机开始拍摄，土压力传感器开始进行数据采集。
图7为本发明提供的一种三维土拱效应的立体活动门试验装置的硬件结构示意图。如图7所示，本实施例提供的试验装置包括：
至少一个处理器601和存储器602。其中，处理器601、存储器602通过总线603连接。
在具体实现过程中，至少一个处理器601执行所述存储器602存储的计算机执行指令，使得至少一个处理器601执行上述方法实施例中的三维土拱效应的立体活动门试验方法。
处理器601的具体实现过程可参见上述方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
在上述的图7所示的实施例中，应理解，处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：ApplicationSpecificIntegrated Circuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储NVM，例如至少一个磁盘存储器。
总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(ExtendedIndustry Standard Architecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现上述方法实施例的三维土拱效应的立体活动门试验方法。
上述的计算机可读存储介质，上述可读存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。可读存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
一种示例性的可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(Application SpecificIntegratedCircuits，简称：ASIC)中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于设备中。
本申请一个实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请图1所对应的实施例中任意实施例提供的三维土拱效应的立体活动门试验方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种三维土拱效应的立体活动门试验方法，其特征在于，包括：
获取工程地质的试验工况，并根据所述试验工况确定承载土体构件的三维信息以及待铺设土体的土体信息；
根据所述三维信息和所述土体信息，在所述承载土体构件的起伏面上铺设所述待铺设土体，得到承载土体构件上已铺设土体的当前状态信息；
根据所述三维信息和所述当前状态信息，对所述承载土体构件中承载部分已铺设土体的立体活动门进行移动，得到已铺设土体的试验状态信息。
2.根据权利要求1所述的三维土拱效应的立体活动门试验方法，其特征在于，所述承载土体构件的三维信息包括立体底板的第一坐标数据和立体活动门的第二坐标数据，所述待铺设土体的土体信息包括第一层土体的第一类型，所述已铺设土体的当前状态信息包括第一层土体的第一初始位置；
所述根据所述三维信息和所述土体信息，在所述承载土体构件的起伏面上铺设所述待铺设土体，得到承载土体构件上已铺设土体的当前状态信息，包括：
根据所述第一坐标数据、所述第二坐标数据和所述第一类型，得到所述第一层土体的第一轨迹；
根据所述第一轨迹，分别沿所述立体底板和所述立体活动门的表面铺设第一层土体，得到所述第一层土体的第一初始位置。
3.根据权利要求2所述的三维土拱效应的立体活动门试验方法，其特征在于，所述根据所述第一轨迹，分别沿所述立体底板和所述立体活动门的表面铺设第一层土体，得到所述第一层土体的第一初始位置，包括：
根据所述第一轨迹，沿着所述立体底板和所述立体活动门的起伏面层叠铺设多次第一层土体，得到所述第一层土体的第一初始位置；
所述已铺设土体的当前状态信息还包括第二层土体的第二初始位置；所述方法还包括：
确定所述第二层土体的第二轨迹，并根据所述第二轨迹，在所述第一层土体表面上铺设第二层土体，以使所述第二层土体表面高于所述立体活动门顶部，得到第二层土体的第二初始位置。
4.根据权利要求3所述的三维土拱效应的立体活动门试验方法，其特征在于，所述在所述承载土体构件的起伏面上铺设所述待铺设土体之后，还包括：
在所述第一层土体的预埋孔位中安置力传感器；所述预埋孔位为相对所述立体底板的凸起和/或凹陷处。
5.根据权利要求2所述的三维土拱效应的立体活动门试验方法，其特征在于，所述立体活动门为异形立体活动门，所述立体底板为异形立体底板。
6.根据权利要求2所述的三维土拱效应的立体活动门试验方法，其特征在于，所述根据所述试验工况确定承载土体构件的三维信息，包括：
根据所述试验工况，采用3D打印的方式分别制备可装配连接的所述立体活动门及立体底板；
将装配的所述立体活动门及立体底板安装在试验装置中，得到立体底板的第一坐标数据和立体活动门的第二坐标数据。
7.根据权利要求6所述的三维土拱效应的立体活动门试验方法，其特征在于，所述采用3D打印的方式分别制备可装配连接的所述立体活动门及立体底板，包括：
采用3D打印方式制备所述立体底板和所述立体活动门的打印材料为金属材料或合金材料。
8.一种三维土拱效应的立体活动门试验装置，其特征在于，所述装置用于对具有起伏面的承载土体结构进行试验；所述装置包括：
构件确定模块，用于获取工程地质的试验工况，并根据所述试验工况确定承载土体构件的三维信息以及待铺设土体的土体信息；
铺设模块，用于根据所述三维信息和所述土体信息，在所述承载土体构件的起伏面上铺设所述待铺设土体，得到承载土体构件上已铺设土体的当前状态信息；
位移模块，用于根据所述三维信息和所述当前状态信息，对所述承载土体构件中承载部分已铺设土体的立体活动门进行移动，得到已铺设土体的试验状态信息。
9.一种三维土拱效应的立体活动门试验装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器；
所述存储器存储计算机执行指令；
所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
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