CN207882264U - 用于边坡开挖模拟的物理试验模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于边坡开挖模拟的物理试验模型，属于边坡开挖模拟技术领域，包括模型框架，模型框架包括底板、设置于底板两侧的若干根立柱和两根设置于立柱上方的横梁，横梁对应设置于底板两侧的立柱上方，两根横梁平行设置，底板的中部设有加载板，加载板与横梁垂直设置、且能够沿横梁移动，底板的一端设有与加载板平行的侧板，加载板与侧板之间设有用于进行边坡开挖模拟的边坡模型，加载板的另一侧设有施力机构和测力元件，测力元件连接施力机构和加载板。本实用新型提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型，构简单、设计合理，能够有效的模拟边坡构造应力，针对岩质、土质边坡进行开挖模拟，更加直观的反映边坡开挖时的破坏形态。

Description

用于边坡开挖模拟的物理试验模型

技术领域

本实用新型属于边坡开挖模拟技术领域，更具体地说，是涉及一种用于边坡开挖模拟的物理试验模型。

背景技术

随着相似理论的提出，物理模型试验在岩土工程领域应用越来越广泛，其具有直观性，可定量地分析其变形规律和特征。在边坡开挖试验中，物理模型的应用更加广泛，作用更突出，它可以直接反映出边坡在开挖过程中的破坏模式，通过测出的位移、应变量探究其失稳机制，为数值模拟提供更好的参照。在边坡物理模型试验中，除了要考虑相似材料的一些物理参数外，还需要考虑边坡整体的自重应力和构造应力，自重应力由材料自重可以得到有效解决，而构造应力则需要人工施加。构造应力的存在与否对实验结果的准确性有较大影响，目前已知的一些物理实验未考虑构造应力，或虽考虑构造应力但不能有效地进行模拟。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于边坡开挖模拟的物理试验模型，以解决现有技术中存在的在边坡开挖实验中不能有效模拟边坡应力边界条件的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于边坡开挖模拟的物理试验模型，包括模型框架，所述模型框架包括底板、设置于所述底板两侧的若干根立柱和两根设置于所述立柱上方的横梁，两根所述横梁对应设置于所述底板两侧的立柱上方，两根所述横梁平行设置，所述底板的中部设有加载板，所述加载板与所述横梁垂直设置、且能够沿所述横梁移动，所述底板的一端设有与所述加载板平行的侧板，所述加载板与所述侧板之间设有用于进行边坡开挖模拟的边坡模型，所述加载板的另一侧设有施力机构和测力元件，所述测力元件连接所述施力机构和所述加载板。

进一步地，所述加载板的顶部和底部均设有导轮，其中顶部导轮与所述横梁滚动接触、底部导轮与所述底板滚动接触。

进一步地，所述横梁对应所述顶部导轮的位置设有供所述顶部导轮滚动的上导槽，所述底板对应所述底部导轮的位置设有供所述底部导轮滚动的下导槽。

进一步地，所述底板为矩形板，所述立柱设于所述底板的四角。

进一步地，所述边坡模型的坡面正对所述侧板设置，所述边坡模型的侧面设有挡板。

进一步地，所述施力机构包括液压机构和用于固定所述液压机构的底座，所述底座与所述立柱活动连接。

进一步地，所述挡板为透明挡板、且所述挡板与所述立柱和所述横梁均通过螺栓连接。

进一步地，所述立柱与所述底板、所述立柱与所述横梁、所述底座与所述立柱均通过螺栓连接。

进一步地，所述底板的底部设有滚轮。

本实用新型提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型用于边坡开挖模拟的物理试验模型，结构简单、设计合理、能够有效的模拟边坡构造应力，针对岩质、土质边坡进行开挖模拟，更加直观的反映边坡开挖时的破坏形态。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型的结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为图1中B处放大图；

图4为本实用新型实施例提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型的施力元件和测力元件示意图；

其中，图中各附图标记：

1-加载板；2-液压千斤顶；3-测力环；4-底座；5-托盘；6-底部导轮；7-下导槽；8-挡板；9-侧板；10-底板；11-轮轴；12-滚轮；13-立柱；14-横梁；15-顶部导轮；16-上导槽。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图4，现对本实用新型提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型进行说明。所述用于边坡开挖模拟的物理试验模型，包括模型框架，模型框架作为整个物理实验模型的主体框架，模型框架由底部平铺的底板10和与底板10垂直设置的立柱13以及设在模型框架顶部的横梁14组成，其中立设13呈平行的两排设在底板10的上表面，横梁14的两端与立柱13的顶端可拆卸连接，立柱13的底端与底板10也采用可拆卸连接，采用可拆卸连接的目的是方便模型框架的拆装，便于存放和运输。模型框架的右端部安装一块侧板9，侧板9与底板10垂直设置，在加载板1和侧板9之间防止边坡模型，用于进行边坡模拟试验，边坡模型放置时，坡面正对侧板9，所以将侧板9的底部与底板10的上表面对接，防止边坡模型的材料通过侧板9与底板10的缝隙外泻，侧板9也采用可拆卸连接方式连接在右侧的立柱13上，方便拆装。加载板1的左侧从左到右依次设有施力机构和测力元件，测力单元为测力环3，用于连接施力机构和加载板1，将施力机构施加的力传递给加载板1，加载板1与侧板9平行设置，即加载板1和侧板9均与横梁14垂直，加载板1能够沿横梁14的长度方向移动。边坡模型制作完成后在加载板1和侧板9之间的空间内一层层堆砌，加载板9与边坡模型紧贴，左侧的施力机构对测力环3施加压力，测力环3将压力传递给加载板1，同时测力环3实时显示施力机构所施加的压力，加载板1受力向右侧移动，加载板1和侧板9共同作用，挤压边坡模型，为了防止加载板1和侧板9受力变形或者受力破坏，均采用钢板制作。待测力环3读数稳定后，即施力机构对边坡模型施加固定值的面力后，通过钻机等设备对边坡模型进行开挖模拟，读取开挖过程中测力环3的实时检测的压力值。

本实用新型提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型，与现有技术相比，结构简单、设计合理、能够有效的模拟边坡构造应力，针对岩质、土质边坡进行开挖模拟，更加直观的反映边坡开挖时的破坏形态。

进一步地，请一并参阅图1至图3，作为本实用新型提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型的一种具体实施方式，在加载板1的顶部和底部加装导轮，其中顶部导轮15与横梁14滚动接触，底部导轮6与底板10滚动接触，加载板1加装导轮后，通过导轮的滚动实现加载板1沿横梁14的移动，导轮与横梁14和底板10之间的摩擦力小，液压千斤顶2的压力几乎全部传递给边坡模型，减小了试验误差。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本实用新型提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型的一种具体实施方式，为了防止加载板1移动过程中发生侧移，将顶部导轮15和底部导轮6进行约束，具体约束方式为在底板10上表面对应底部导轮6的运动轨迹的位置加装下导槽7，在横梁14下表面对应顶部导轮15的运动轨迹的位置加装上导槽16，上导槽16和下导槽7共同对导轮进行约束，保证加载板1的运动轨迹不偏移。

进一步地，参阅图1，作为本实用新型提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型的一种具体实施方式，底板10为矩形板，立柱13设置四根，分别设在底板10的四个角，横梁14设置两根，两根横梁14分别连接位于前侧的两根立柱13和位于后侧的两根立柱13，将模板框架围成方形框架结构，方形框架结构的模板框架能够很好的进行施力单元、测力单元以及受力单元的布置，且结构简单、拆装方便。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型的一种具体实施方式，在加载板1和侧板9之间的空间加装挡板8，挡板8安装在模型框架的前侧或者后侧，紧贴边坡模型的侧壁安装，通过在前后任一侧加装挡板8，对边坡模型进行更好的约束，防止开挖过程中边坡模型发生垮塌，只在前后侧的一侧加装挡板8，仍留有一面进行边坡开挖工作，不影响试验操作。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型的一种具体实施方式，施力机构包括液压机构和底,5，液压机构为液压千斤顶2，底座4安装在模型框架左侧的立柱13上，为了使加载板1受力均匀，在加载板1的上中下对应的三个位置设置三个液压千斤顶2，相对应的，测力环3也设置三个，底座4也在模板框架左侧对应液压千斤顶2设置三个，三个液压千斤顶2共同施力，且施加相同的作用力，使加载板1上中下三个位置受力均匀，边坡开挖过程中，边坡模型将构造应力通过加载板1传递给测力环3，在加载板1的上中下三个位置加装测力环3后，可以将三个测力环3所测的力进行对比分析，减小试验误差。为了将液压千斤顶2更牢固地固定在模型框架上，可以在液压千斤顶2安装位置下方安装托盘5，托盘5焊接在底座4上，将液压千斤顶2置于托盘5上进行施力操作。

进一步地，参阅图1，作为本实用新型提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型的一种具体实施方式，设于模型框架前侧或者后侧的挡板8为透明挡板，可以采用有机玻璃挡板，在边坡开挖过程中，需要通过挡板8观察边坡开挖情况，挡板8的顶部与横梁14通过螺栓紧固连接，挡板8的侧壁与立柱13通过螺栓紧固连接，在试验开始前将挡板8安装到位，实验结束后挡板8也方便拆卸。

进一步地，作为本实用新型提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型的一种具体实施方式，立柱13与底板10、立柱13与横梁14以及立柱13与底座4的连接均采用螺栓连接，在组装模型框架时只需要将各部件通过螺栓紧固连接，试验完成后拆卸螺栓即可将模型框架拆分，方便快捷。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的用于边坡开挖模拟的物理试验模型的一种具体实施方式，在底板10下方并排设置两组滚轮12，滚轮12的轮轴11焊接在底板10的下表面，加装滚轮12后，整个试验模型可以移动位置，避免了试验模型组装后因过于笨重，需要移动位置时带来不便的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.用于边坡开挖模拟的物理试验模型，其特征在于：包括模型框架，所述模型框架包括底板、设置于所述底板两侧的若干根立柱和两根设置于所述立柱上方的横梁，两根所述横梁对应设置于所述底板两侧的立柱上方，两根所述横梁平行设置，所述底板的中部设有加载板，所述加载板与所述横梁垂直设置、且能够沿所述横梁移动，所述底板的一端设有与所述加载板平行的侧板，所述加载板与所述侧板之间设有用于进行边坡开挖模拟的边坡模型，所述加载板的另一侧设有施力机构和测力元件，所述测力元件连接所述施力机构和所述加载板。

2.如权利要求1所述的用于边坡开挖模拟的物理试验模型，其特征在于：所述加载板的顶部和底部均设有导轮，其中顶部导轮与所述横梁滚动接触、底部导轮与所述底板滚动接触。

3.如权利要求2所述的用于边坡开挖模拟的物理试验模型，其特征在于：所述横梁对应所述顶部导轮的位置设有供所述顶部导轮滚动的上导槽，所述底板对应所述底部导轮的位置设有供所述底部导轮滚动的下导槽。

4.如权利要求1所述的用于边坡开挖模拟的物理试验模型，其特征在于：所述底板为矩形板，所述立柱设于所述底板的四角。

5.如权利要求1所述的用于边坡开挖模拟的物理试验模型，其特征在于：所述边坡模型的坡面正对所述侧板设置，所述边坡模型的侧面设有挡板。

6.如权利要求1所述的用于边坡开挖模拟的物理试验模型，其特征在于：所述施力机构包括液压机构和用于固定所述液压机构的底座，所述底座与所述立柱活动连接。

7.如权利要求5所述的用于边坡开挖模拟的物理试验模型，其特征在于：所述挡板为透明挡板、且所述挡板与所述立柱和所述横梁均通过螺栓连接。

8.如权利要求6所述的用于边坡开挖模拟的物理试验模型，其特征在于：所述立柱与所述底板、所述立柱与所述横梁、所述底座与所述立柱均通过螺栓连接。

9.如权利要求1-8任一项所述的用于边坡开挖模拟的物理试验模型，其特征在于：所述底板的底部设有滚轮。