CN210269841U - 基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及岩土工程领域，公开了基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置。调节组件，其用于调整支撑板的抬升或下降高度。调节组件包括丝杆、螺母、固定块和连杆。丝杆位于两个立柱之间，且丝杆能够在两个立柱之间转动。螺母螺纹套接在丝杆的外侧，且螺母能够由丝杆驱动沿丝杆的轴向上运动。通过固定块驱动连杆运动，调整支撑板上的模型架与水平面之间的倾斜度。本实用新型通过调节组件配合电机作为模型架的倾斜加载方式，以对模型架进行快速抬升或下降，并且该装置可以有效降低连接部件的承受的载荷，延长连接部件的使用寿命，有效提高该装置的使用安全性。

Description

基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置

技术领域

本实用新型涉及岩土工程领域，尤其涉及基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置。

背景技术

边坡是指岩体、土体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。随着岩土工程的发展，边坡问题已成为工程界普遍面临的问题，对边坡的影响因素中，需要对不同加载条件下边坡稳定性进行分析。通常边坡加载的主要方式为倾斜加载，然后利用反演分析的方式对加载过程中岩土体的力学特性和(或)初始应力条件进行分析。

现有的边坡破坏模型的倾斜加载装置结构复杂，通常是采用液压缸来对模型架进行抬升或下降，但是液压缸的安装面和活塞杆分别与支撑面和模型架之间均为转动连接，使得液压缸在工作过程中会发生相对倾斜，这导致液压缸的连接部件会承受较大的支撑压力，加剧连接部件的损耗，严重时会导致液压缸脱落，存在设备使用安全的隐患。同时传统的边坡破坏模型的倾斜加载装置在移动过程中，其整体平稳性易受颠簸路面的影响。

实用新型内容

针对现有的技术问题，本实用新型提供基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置，其能够对模型架进行快速抬升或下降，并且该装置可以有效降低连接部件的承受的载荷，延长连接部件的使用寿命，有效提高该装置的使用安全性。

本实用新型采用以下技术方案实现：

基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置，其包括：

模型架；

支撑板，其固定于所述模型架的底部，用于支撑所述模型架；

两个立柱，两个所述立柱竖立间隔设置于所述支撑板底部；其中一个所述立柱的顶部与所述支撑板一端转动连接；所述支撑板的另一端能够围绕与其连接的所述立柱轴向转动；以及

调节组件，其用于调整所述支撑板的抬升或下降高度，所述调节组件包括丝杆、螺母、固定块和连杆，所述丝杆位于两个所述立柱之间，且所述丝杆能够在两个所述立柱之间转动；所述螺母螺纹套接在所述丝杆的外侧，且所述螺母能够由所述丝杆驱动沿所述丝杆的轴向上运动；所述固定块固定在所述螺母的顶部，且所述固定块与所述螺母保持同步运动；所述连杆整体是呈长条形的杆体，所述连杆一端转动设置在所述固定块上，且所述连接的另一端转动设置在所述支撑板的另一端上；

其中，通过所述固定块驱动所述连杆运动，调整所述支撑板上的模型架与水平面之间的倾斜度。

进一步地，所述支撑板远离连杆的一端与相邻的所述立柱之间通过连接轴一转动连接。

进一步地，所述支撑板靠近连杆的一端设置有搭板；

其中，当所述支撑板处于水平位置时，所述搭板的底部支撑于相邻的所述立柱上。

进一步地，所述固定块与所述连杆之间通过连接轴二转动连接。

进一步地，所述支撑板与所述连杆之间通过连接轴三转动连接。

进一步地，所述丝杆的两端均通过轴承分别转动支撑于两个所述立柱上。

进一步地，所述边坡破坏模型倾斜加载装置还包括电机，其输出轴与所述丝杆的端部传动连接。

更进一步地，所述边坡破坏模型倾斜加载装置还包括底板，所述电机和所述两个立柱均支撑固定于所述底板上。

更进一步地，所述边坡破坏模型倾斜加载装置还包括多个减震组件，每个所述减震组件均包括套管、垫块、弹簧、滑块和支撑杆，所述套管的顶端与所述底板的底端固定连接，所述套管内开设有槽口向下的滑槽，且所述滑槽的槽壁顶端设置有垫块；所述滑块滑动设置于所述滑槽内，所述滑块与所述垫块之间通过弹簧弹性连接，所述滑块的底端固定有支撑杆；

其中，所述支撑杆的底部安装有万向轮。

更进一步地，所述套管的外侧壁上沿竖直方向等间距开设有若干通孔；所述滑块靠近所述通孔的一端开设有螺纹槽；其中一个所述通孔内插设有与所述螺纹槽螺纹配合的锁紧螺杆。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型通过调节组件配合电机作为模型架的倾斜加载方式，以对模型架进行快速抬升或下降，并且该装置可以有效降低连接部件的承受的载荷，延长连接部件的使用寿命，有效提高该装置的使用安全性。

2.本实用新型通过丝杆驱动螺母在其轴向上运动，固定块跟随螺母同步运动，并带动连杆运动，调整连杆在竖直方向上的高度和水平方向的位移，进而调整支撑板竖直方向上的高度，最终实现对模型架的倾斜加载。

3.本实用新型通过减震组件，当该装置运输至颠簸路面时，万向轮将地面的震动传递给支撑杆，支撑杆推动滑块在滑槽内向上运动并压缩弹簧，弹簧压缩形变将该装置在竖直方向产生的振动能吸收转化为弹性势能，以提高该装置在运输过程中的整体平稳性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的边坡破坏模型倾斜加载装置的初始状态下的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的边坡破坏模型倾斜加载装置的加载状态下的结构示意图；

图3为图1中的减震组件的剖视图；

图4为图3中的A处放大图。

主要符号说明：

1、模型架；2、支撑板；3、底板；4、立柱；5、电机；6、丝杆；7、螺母；8、固定块；9、连杆；10、连接轴一；11、连接轴二；12、连接轴三；13、减震组件；14、万向轮；15、套管；16、垫块；17、弹簧；18、滑块；19、支撑杆；21、搭板；22、螺纹槽；23、通孔；24、锁紧螺杆。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例的边坡破坏模型倾斜加载装置的初始状态下的结构示意图。边坡破坏模型倾斜加载装置包括模型架1、支撑板2、立柱4、调节组件、电机5、底板3和减震组件13。

模型架1是整体呈长方体的架体。模型架1的上可以承载研究所需要的待研究材料。

支撑板2是整体呈长方形的板体。在其他实施例中支撑板2还可以是整体呈正方形的板体，只要不影响其对模型架1底部的支撑，还可以是其他板体结构。本实施例中支撑板2固定于模型架1的底部。支撑板2与模型架1之间可以通过螺钉连接，方便研究者对模型架1的安装及拆卸。

本实施例中，支撑板2靠近连杆9的一端设置有搭板21。搭板21是整体呈长方形的板体，并且搭板21与支撑板2之间可以是焊接固定，在其他实施例中搭板21与支撑板2之间还可以是通过螺钉连接，只要不影响搭板21与支撑板2之间之间连接的稳定性，还可以是其他连接方式。搭板21可以延长支撑板2的长度。当支撑板2处于水平位置时，搭板21的底部支撑于相邻的立柱4上，以降低此状态下各连接部件载荷，可以延长连接部件的使用寿命。

立柱4是截面呈正方形的柱体，在其他实施例中立柱4还可以是整体截面呈圆形的柱体。本实施例中立柱4的数量设置为两个，两个立柱4之间相距有一定间隔。其中一个立柱4的顶部通过连接轴一10与支撑板2的一端转动连接。在其他实施例中该立柱4与支撑板2之间还可以是通过铰链铰接，只要不影响该立柱4与支撑板2之间的相对转动，还可以是其他连接方式。本实施例中相对于该立柱4，则另一个立柱4支撑搭接搭板21。

请结合图1和图2，调节组件用于调整支撑板2的抬升或下降高度。调节组件包括丝杆6、螺母7、固定块8和连杆9。

丝杆6是整体呈长轴状且外侧壁上具有外螺纹的杆体。本实施例中丝杆6是水平横置在两个立柱4之间。丝杆6的一端通过轴承(图未示)转动支撑在其中一个立柱4的侧壁上，且丝杆6的另一端水平贯穿另一个立柱4，并且丝杆6与贯穿的立柱4的贯穿处也设置有轴承。由此，丝杆6可以在两个立柱4上转动。

本实施例中螺母7是配套丝杆6的丝杆螺母。螺母7套置在丝杆6的外侧，且螺母7的内侧壁的内螺纹可以与丝杆6外侧壁的外螺纹之间相互配合。当丝杆6转动时，可以使得螺母7在丝杆6的轴向上移动。并且只需控制丝杆6的转动方向，就可以改变螺母7在丝杆6轴向上的移动方向。

固定块8是整体呈方形的块体。在其他实施例中固定块8还可以是整体呈圆形的块体，只要不影响其结构的稳定性，还可以是其他块体结构。本实施例中固定块8固定在螺母7的顶部，其与螺母7之间可以是焊接固定，在其他实施例中固定块8与螺母7之间可以是一体冲压成型，以有效固定块8与螺母7之间的连接稳定性。固定块8与螺母7保持同步运动。

连杆9整体是呈长条形的杆体。连杆9的一端通过转动轴二11与固定块8之间转动连接。在其他实施例中连杆9与固定块8之间还可以是通过铰链铰接，只要不影响该连杆9与固定块8之间的相对转动，还可以是其他连接方式。连杆9的另一端与支撑板2之间通过连接轴三12转动连接，在其他实施例中连杆9与支撑板2之间还可以是通过铰链铰接，只要不影响该连杆9与支撑板2之间的相对转动，还可以是其他连接方式。

请结合图1和图2，本实施例中，当连杆9与丝杆6相对平行时，设定连杆9的长度小于位于两个立柱4之间的丝杆6长度。则研究者也可以通过控制连杆9的长度，从而间接改变模型架1加载的最大倾斜度。并且当连杆9的底端与丝杆6之间相互垂直时，是模型架1在该连杆9长度下的最大加载倾斜度。

电机5是普通的步进电机。可以通过步进电机控制器控制电机5的转动方向。本实施例中电机5的输出轴可以通过联轴器与丝杆6的端部传动连接。

由此，该倾斜加载装置的工作方式为：电机5驱动丝杆6转动，丝杆6驱动螺母7在其轴向上运动，固定块8跟随螺母7同步运动，并带动连杆9运动，以调整连杆9在竖直方向上的高度和水平方向的位移，进而调整支撑板2在竖直方向上的高度，最终实现对模型架1的倾斜加载。研究者可以通过控制电机5转动方向，以调整模型架1的倾斜角度。

底板3是整体呈长方形的板体，在其他实施例中底板3还可以是整体呈正方形的板体。只要不影响底板3整体结构的稳定性，还可以是其他板体结构。本实施例中底板3是用于支撑立柱4和电机5的。电机5和两个立柱4均支撑固定于底板3上。电机5与底板3之间通过螺钉连接，方便电机5的安装与固定。立柱4与底板3之间不仅可以是通过螺钉连接，还可以是焊接固定，以提高立柱4与底板3之间的刚度。

请结合图1至图4，减震组件13可以在该装置运输过程中起到减震作用，保证该装置上整体的平稳性。本实施例中减震组件13的数量设置为四个，且分别固定在底板3底部的四个边角处。每个减震组件13均包括套管15、垫块16、弹簧17、滑块18和支撑杆19。

套管15是截面呈长方形的管体，在其他实施例中套管15还可以是截面呈正方形的管体，只不要影响套管15结构的稳定性，还可以是其他结构。本实施中套管15的数量设置为四个。套管15的顶端与底板3的底端固定连接。本实施例中套管15与底板3之间通过螺钉连接，方便人们对套管15的安装和拆卸。套管15内开设有槽口向下的滑槽。本实施例中套管15的外侧壁上沿竖直方向等间距开设有若干通孔23。

垫块16是截面呈长方形的块体。垫块16焊接固定在滑槽槽壁的顶端上。弹簧17是普通的减震弹簧，其设置在滑块18与垫块16之间。本实施例中弹簧17的两端分别与滑块18的顶端和垫块16的底端固定连接。

滑块18是整体呈长方形的块体，在其他实施例中滑块18还可以是整体呈正方形的块体，只要不影响滑块18与滑槽52之间的适配性，还可以是其他块体结构。滑块18收容于滑槽内，且滑块18能够在滑槽内上下滑动。

本实施例中，滑块18靠近通孔23的一端开设有螺纹槽22。则当工作人员将该装置移动至指定位置，需要使用该装置时，根据滑块18上的螺纹槽22在滑槽内的相对位置，通过一个锁紧螺杆24插入套管15上的其中一个对应位置的通孔23内，进而锁紧螺杆24穿过通孔23拧入螺纹槽22内，以对滑块18在滑槽内的位置进行固定，防止减震组件13对模型架1的加载倾斜造成干扰。

支撑杆19是纵截面呈长条形的杆体。在本实施例中支撑杆19的顶端与滑块18的底端之间焊接固定，在其他实施例中支撑杆19与滑块18之间还可以是通过螺钉连接，只要不影响支撑杆19与滑块18之间的连接稳定性，还可以是其他连接方式。本实施例中支撑杆19的底部安装有万向轮14，万向轮14的设置可以方便该装置的运输移动。

由此，减震组件13的工作方式为：当该装置运输至颠簸路面时，万向轮14将地面的震动传递给支撑杆19，支撑杆19推动滑块18在滑槽内向上运动并压缩弹簧17，弹簧17压缩形变将该装置在竖直方向产生的振动能吸收转化为弹性势能，从而提高该装置的运输过程中的整体平稳性。

本实用新型通过调节组件配合电机作为模型架的倾斜加载方式，以对模型架进行快速抬升或下降，并且该装置可以有效降低连接部件的承受的载荷，延长连接部件的使用寿命，有效提高该装置的使用安全性。本实用新型通过丝杆驱动螺母在其轴向上运动，固定块跟随螺母同步运动，并带动连杆运动，调整连杆在竖直方向上的高度和水平方向的位移，进而调整支撑板竖直方向上的高度，最终实现对模型架的倾斜加载。本实用新型通过减震组件，当该装置运输至颠簸路面时，万向轮将地面的震动传递给支撑杆，支撑杆推动滑块在滑槽内向上运动并压缩弹簧，弹簧压缩形变将该装置在竖直方向产生的振动能吸收转化为弹性势能，以提高该装置在运输过程中的整体平稳性。

以上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 (10)

1.基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置，其特征在于，其包括：

模型架；

支撑板，其固定于所述模型架的底部，用于支撑所述模型架；

两个立柱，两个所述立柱竖立间隔设置于所述支撑板底部；其中一个所述立柱的顶部与所述支撑板一端转动连接；所述支撑板的另一端能够围绕与其连接的所述立柱轴向转动；以及

调节组件，其用于调整所述支撑板的抬升或下降高度，所述调节组件包括丝杆、螺母、固定块和连杆，所述丝杆位于两个所述立柱之间，且所述丝杆能够在两个所述立柱之间转动；所述螺母螺纹套接在所述丝杆的外侧，且所述螺母能够由所述丝杆驱动沿所述丝杆的轴向上运动；所述固定块固定在所述螺母的顶部，且所述固定块与所述螺母保持同步运动；所述连杆整体是呈长条形的杆体，所述连杆一端转动设置在所述固定块上，且所述连接的另一端转动设置在所述支撑板的另一端上；

其中，通过所述固定块驱动所述连杆运动，调整所述支撑板上的模型架与水平面之间的倾斜度。

2.如权利要求1所述的基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置，其特征在于，所述支撑板远离连杆的一端与相邻的所述立柱之间通过连接轴一转动连接。

3.如权利要求1所述的基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置，其特征在于，所述支撑板靠近连杆的一端设置有搭板；

其中，当所述支撑板处于水平位置时，所述搭板的底部支撑于相邻的所述立柱上。

4.如权利要求1所述的基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置，其特征在于，所述固定块与所述连杆之间通过连接轴二转动连接。

5.如权利要求1所述的基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置，其特征在于，所述支撑板与所述连杆之间通过连接轴三转动连接。

6.如权利要求1所述的基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置，其特征在于，所述丝杆的两端均通过轴承分别转动支撑于两个所述立柱上。

7.如权利要求1所述的基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置，其特征在于，所述边坡破坏模型倾斜加载装置还包括电机，其输出轴与所述丝杆的端部传动连接。

8.如权利要求7所述的基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置，其特征在于，所述边坡破坏模型倾斜加载装置还包括底板，所述电机和所述两个立柱均支撑固定于所述底板上。

9.如权利要求8所述的基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置，其特征在于，所述边坡破坏模型倾斜加载装置还包括多个减震组件，每个所述减震组件均包括套管、垫块、弹簧、滑块和支撑杆，所述套管的顶端与所述底板的底端固定连接，所述套管内开设有槽口向下的滑槽，且所述滑槽的槽壁顶端设置有垫块；所述滑块滑动设置于所述滑槽内，所述滑块与所述垫块之间通过弹簧弹性连接，所述滑块的底端固定有支撑杆；

其中，所述支撑杆的底部安装有万向轮。

10.如权利要求9所述的基于反演分析的边坡破坏模型倾斜加载装置，其特征在于，所述套管的外侧壁上沿竖直方向等间距开设有若干通孔；所述滑块靠近所述通孔的一端开设有螺纹槽；其中一个所述通孔内插设有与所述螺纹槽螺纹配合的锁紧螺杆。

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