[發明專利]一種沖擊碾壓模型試驗裝置及其用途

無效

• 申請號: 201210133287.6
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102661915A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 徐超;葉觀寶;陳忠清;強海飛;吳迪;胡榮
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于土工模型試驗研究技術領域，涉及一種沖擊碾壓模型試驗裝置及其用途。

背景技術

沖擊碾壓法是目前廣泛應用的一種淺層地基處理方法，對沖擊碾壓加固技術的研究，多限于現場試驗和工程經驗的分析，對其加固機理還不是十分明確，因此，借助室內模型試驗，是進行沖擊碾壓微觀機理研究十分有效的方法。

模型試驗的難點在于模型與原型的相似分析，如何建立恰當的試驗模型。沖擊碾壓加固技術具有獨特的施工工藝，模型試驗的關鍵是對施工機具做出模擬，使其能夠合理的反映實際作用過程。目前的沖擊壓路機類型繁多，但基本都由牽引裝置、緩沖機構以及沖擊輪組成。牽引裝置提供動力并可改變運行速度，緩沖機構是沖擊壓路機的重要組成機構，沖擊輪的形狀主要有三邊形、四邊形、五邊形等多種。沖擊碾壓法適用于多種土性、不同施工要求的地基處理和加固，其對土體的作用較為復雜，通常認是一個為“揉搓-碾壓-沖擊”的過程。由于該法機理研究和模型試驗的復雜性，目前尚無成熟的模型試驗方案。

發明內容

本發明的目的在于為克服現有技術的缺陷提供一種可進行土體沖擊碾壓研究的模型試驗裝置及其用途。

本發明的裝置能夠模擬不同影響因素下沖擊壓路機沖擊碾壓地基土的過程，便于結合各種測試設備觀測分析沖碾過程中土體的作用機制，為闡明沖擊碾壓法的加固機理提供一條行之有效的途徑。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種沖擊碾壓模型試驗裝置，包括試驗控制箱、牽引裝置、滑動導軌、沖擊輪、試驗箱和主框架，其中所述的牽引裝置包括交流電動機、拉索、引導滑輪和滑輪撐桿，其中所述拉索的一端固定在交流電動機的繞線滑輪上，另一端與連接固定塊相連，所述的引導滑輪通過滑輪撐桿安裝在支架上；所述的滑動導軌包含平行且水平的兩根光桿，光桿的頂端焊接有套筒，每根光桿通過套筒由兩根與地面垂直的支架分別固定在試驗箱上方的兩側，所述的沖擊輪的輪軸通過連桿與搖臂相連。

所述的試驗控制箱包括控制面板、測試控制開關、測試開關、牽引速率控制器，其中，測試控制開關、測試開關、牽引速率控制器通過控制面板進行集成控制。所述的試驗控制箱控制試驗過程牽引裝置的啟動和停止，能夠按照試驗要求改變牽引速率；

所述的測試控制開關安裝在滑動導軌的左端，用于控制實驗過程的斷路。

所述的測試開關用于啟動交流電動機，通過緩沖彈簧自動觸發測試控制開關，可實現交流電動機斷路，牽引速率控制器可以調節交流電動機的牽引速率。

所述的交流電動機的轉軸上裝有繞線滑輪，其繞線速率應當與試驗控制速率相匹配。

所述的交流電動機與試驗控制箱內的測試控制開關和測試開關連接，可控制交流電動機的通斷。

所述的拉索為直徑1.5～2mm的細鋼索，其一端固定在電動機的繞線滑輪上，另一端與滑動橫桿連接，實現對沖擊輪的牽引運動。

所述的引導滑輪安裝在滑輪撐桿上，滑輪撐桿兩端搭接有套筒，穿套固定在支架上。

所述的測試控制開關和交流電動機由導線連接到試驗控制箱內，實現集成自動控制。

所述滑動導軌的光桿上分別穿套有緩沖彈簧；所述的滑動導軌可限定沖擊輪的運動軌跡，確保穩定的直線運動。

所述的滑動導軌上套有滑動套筒，可在滑動導軌上自由滑動，兩根滑動導軌的滑動套筒與滑動橫桿的兩端嵌套。

所述滑動導軌表面光滑，滑動橫兩端有滑動套筒，以期盡量減小摩擦，滑動導軌上套設有緩沖彈簧，緩沖彈簧隨滑動套筒運動到最左端時，可碰觸到測試控制開關，以此自動控制試驗斷路。

所述的滑動橫桿的中部穿套有固定連接塊并通過螺絲緊固，固定連接塊與拉索的一端連接。所述的固定連接塊呈圓筒狀，起到連接拉索和限定搖臂位置的作用，上述裝置均可拆卸。

所述的沖擊輪按照所模擬的沖擊壓路機，依據一定的相似比例加工而成，所述的沖擊輪的輪軸通過連桿與搖臂相連可以較好的模擬沖擊壓路機的緩沖裝置；

所述的連桿由螺絲固定在沖擊輪的輪軸上，所述的搖臂和連桿由橫軸連接。這樣的設計可約束沖擊輪前進時的左右擺動，但卻不限制其在運動方向上的自由沖擊，實現了沖擊壓路機緩沖裝置的作用。

所述試驗箱由剛性板制成，尺寸依據試驗需要定制，箱體前方面板上預留60cm×50cm的觀察窗，觀察窗由鋼化玻璃制成，試驗箱的左右兩側板略低于前后側板，其外側各安裝一個試驗平臺。所述的試驗箱用于盛裝試驗土樣，為模型試驗提供客體環境，便于實驗過程的觀測與數據采集。