[發(fā)明專利]一種砂土液化流動(dòng)的模型試驗(yàn)系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910196085.4
• 申請日: 2009-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN102024370A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃雨;李光輝;鄭虎;金晨
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G09B23/40
• 分類號(hào): G09B23/40
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模型試驗(yàn)系統(tǒng)，尤其是涉及一種砂土液化流動(dòng)的模型試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展和交通、港口、碼頭等行業(yè)的蓬勃興起，受土體側(cè)移與砂土液化流動(dòng)問題近年來在工程實(shí)踐中屢見不鮮，如何對(duì)砂土液化流動(dòng)承載性狀進(jìn)行分析，已成為土木工程建設(shè)領(lǐng)域亟待解決的難點(diǎn)問題。然而目前國內(nèi)外還缺乏實(shí)用有效的分析方法，對(duì)此類問題的分析通常是依靠工程經(jīng)驗(yàn)估算，具有很大的盲目性。為彌補(bǔ)理論分析的局限性，對(duì)于重要工程，需要結(jié)合室內(nèi)模型試驗(yàn)進(jìn)行分析，其中的關(guān)鍵技術(shù)是如何模擬砂土液化流動(dòng)作用，而目前尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)該問題的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能夠滿足砂土液化、研究方便的砂土液化流動(dòng)的模型試驗(yàn)系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種砂土液化流動(dòng)的模型試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、減速器、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、底座、螺桿支架、內(nèi)接箱、模型箱、孔壓傳感器、內(nèi)接箱擋板、測力擋板、數(shù)碼相機(jī)、動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集儀及計(jì)算機(jī)，所述的電動(dòng)機(jī)與減速器連接，所述的減速器通過皮帶與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)連接，所述的底座的一端與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)連接，所述的螺桿支架設(shè)在底座上，所述的內(nèi)接箱底部的一端架設(shè)在螺桿支架上，所述的模型箱與內(nèi)接箱連接，內(nèi)接箱與模型箱均設(shè)置在底座上，所述的孔壓傳感器設(shè)在內(nèi)接箱內(nèi)部，所述的內(nèi)接箱擋板設(shè)在內(nèi)接箱與模型箱之間，所述的測力擋板設(shè)在模型箱后部，所述的數(shù)碼相機(jī)設(shè)在底座的一側(cè)，所述的動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集儀的一邊連接數(shù)碼相機(jī)，另一邊連接計(jì)算機(jī)。

所述的減速器為蝸桿減速器。

所述的減速器的皮帶輪具有三種節(jié)圓直徑，可以實(shí)現(xiàn)曲柄端60r/min、120r/min或180r/min三種轉(zhuǎn)速。

所述的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄半徑可以調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為20-70mm。

所述的底座下安裝有定向?qū)к墶?/p>

所述的模型箱為可傾斜且兩側(cè)透明的模型箱。

所述的數(shù)碼相機(jī)下部帶有支架。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以方便地觀察到砂土液化的各種現(xiàn)象，清楚地獲得飽和砂土在振動(dòng)液化后的流滑形態(tài)，并得到流滑后的土體側(cè)向流動(dòng)速度、流動(dòng)沖擊力等參數(shù)。同時(shí)，該系統(tǒng)中采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的水平振動(dòng)臺(tái)可以根據(jù)不同頻率、不同振幅輸出不同的水平振動(dòng)加速度，可以作為低負(fù)荷下的振動(dòng)臺(tái)使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1為電動(dòng)機(jī)、2為減速器、3為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、4為底座、5為螺桿支架、6為內(nèi)接箱、7為模型箱、8為孔壓傳感器、9為內(nèi)接箱擋板、10為測力擋板、11為數(shù)碼相機(jī)、12為動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集儀、13為計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例

一種砂土液化流動(dòng)的模型試驗(yàn)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)1、蝸桿減速器2、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3、底座4、螺桿支架5、內(nèi)接箱6、模型箱7、孔壓傳感器8、內(nèi)接箱擋板9、測力擋板10、數(shù)碼相機(jī)11、動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集儀12及計(jì)算機(jī)13，電動(dòng)機(jī)1與蝸桿減速器2連接，蝸桿減速器2通過皮帶與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3連接，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3的一端連接底座4，底座4下安裝有定向?qū)к墸仐U減速器2的皮帶輪具有三種節(jié)圓直徑，可以實(shí)現(xiàn)曲柄端60r/min、120r/min或180r/min三種轉(zhuǎn)速，從而使底座4實(shí)現(xiàn)1Hz、2Hz或3Hz的振動(dòng)頻率，同時(shí)曲柄半徑設(shè)計(jì)為可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍20-70mm，使底座4的振幅在20mm和70mm間調(diào)節(jié)，螺桿支架5設(shè)在底座4上，內(nèi)接箱6底部的一端架設(shè)在螺桿支架5上，模型箱7為可傾斜且兩側(cè)透明的模型箱，與內(nèi)接箱6連接，內(nèi)接箱6與模型箱7均設(shè)置在底座4上，孔壓傳感器8設(shè)在內(nèi)接箱6的內(nèi)部，內(nèi)接箱擋板9設(shè)在內(nèi)接箱6與模型箱7之間，測力擋板10設(shè)在模型箱7的后部，數(shù)碼相機(jī)11設(shè)在底座的一側(cè)，下部帶有支架，動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集儀12的一邊連接數(shù)碼相機(jī)11，另一邊連接計(jì)算機(jī)13。

該系統(tǒng)的工作流程如下：1)將模型箱7放平，裝好內(nèi)接箱擋板9并透明硅膠密封接縫部分；2)在內(nèi)接箱6內(nèi)制備飽和砂土試樣，制備完全后用透明塑料板密封；3)接通電動(dòng)機(jī)1電源使曲柄滑塊結(jié)構(gòu)3產(chǎn)生加速度，從而使使飽和砂土達(dá)到液化，飽和砂土的液化程度由孔壓傳感器8及動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集儀12獲得；4)由可調(diào)節(jié)支撐長度的螺旋支架5將透明的模型箱7的一側(cè)頂起使內(nèi)接箱6與水平成一定角度，拔掉內(nèi)接箱擋板9使液化的砂土產(chǎn)生側(cè)向流動(dòng)，同時(shí)通過數(shù)碼相機(jī)11對(duì)液化砂土的流滑特性進(jìn)行捕捉，從而對(duì)砂土地震液化的土體流動(dòng)速度、流動(dòng)范圍和流動(dòng)沖擊力等流體動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行試驗(yàn)研究。

該系統(tǒng)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)3由1.5kW的四極電機(jī)提供動(dòng)力，采用減速比為10∶1的蝸桿減速器2輸出轉(zhuǎn)速達(dá)到140r/min，蝸桿減速器通過皮帶與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接，蝸桿減速器2的皮帶輪具有三種節(jié)圓直徑，可以實(shí)現(xiàn)曲柄端60r/min、120r/min、180r/min三種轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)臺(tái)面1Hz、2Hz、3Hz的振動(dòng)頻率，同時(shí)曲柄半徑設(shè)計(jì)為可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍20-70mm，可使底座4的振幅在20mm和70mm間調(diào)節(jié)。底座4下的輪子中部開槽，凹槽剛好與導(dǎo)軌(5號(hào)角鋼)形成點(diǎn)接觸，同時(shí)振動(dòng)過程中輪子在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，水平震動(dòng)過程中，輪子在‘∧’形軌道上滾動(dòng)。振動(dòng)臺(tái)座左端開孔便于螺桿支架5的插拔。