[發(fā)明專利]一種動力作用下散粒料錨固效應(yīng)物理模型試驗裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410543793.1
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104266920A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周偉;徐琨;常曉林;楊利福;胡超;馬剛
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 溫珊姍

1.一種動力作用下散粒料錨固效應(yīng)物理模型試驗裝置，其特征在于：包括框架組件、動力加載組件和錨固實施組件；

所述框架組件為長方體框架(33)，長方體框架(33)底部設(shè)有框架底板⑸，長方體框架(33)左、右兩側(cè)為橫向日字形框架雙層結(jié)構(gòu)，雙層結(jié)構(gòu)之間插有透明材質(zhì)板⑺；長方體框架(33)后側(cè)設(shè)有用于插入錨固定位板⑻的插槽，在插槽外側(cè)還設(shè)有縱向平行導(dǎo)軌⑿，支撐小梁⑾兩端分別設(shè)置在導(dǎo)軌⑿內(nèi)，支撐小梁⑾可沿導(dǎo)軌⑿上下滑動；所述框架底板⑸上開有多個螺孔⑷，所述螺孔⑷為通孔，用于通過螺栓(34)與動力加載組件連接；

所述動力加載組件為振動臺⑴，設(shè)置于框架組件下方，用于提供試驗時所需的動力；

所述的錨固實施組件包括錨固定位板⑻、錨具定位桿(24)和錨具(25)；所述錨固定位板⑻上開有多個圓孔⑽，錨具定位桿(24)的錨固端設(shè)有槽孔(28)，所述錨固端穿過圓孔⑽并水平擱置在支撐小梁⑾上，用于與錨具(25)尾部相連接。

2.如權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述用于插入錨固定位板⑻的插槽由長方體框架(33)后側(cè)左右的立柱⑶和引導(dǎo)板⒄構(gòu)成，引導(dǎo)板⒄與立柱⑶所在平面相平行。

3.如權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述縱向平行導(dǎo)軌⑿由四根小立柱⒆構(gòu)成，所述四根小立柱⒆兩兩平行設(shè)置在長方體框架(33)后側(cè)的左右兩側(cè)。

4.如權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述支撐小梁⑾的左、右兩端設(shè)有螺栓(21)和墊片(22)。

5.如權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述錨具定位桿(24)由定位桿桿體(27)和把手(26)組成；所述定位桿桿體(27)一端開有槽孔(28)，定位桿桿體(27)另一端與把手(26)相連。

6.如權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述錨具(25)由錨具尾部(29)、錨具桿體(30)、墊片(31)和螺母(32)組成；錨具桿體(30)的一端為錨具尾部(29)，錨具尾部(29)的橫斷面形狀與定位桿桿體(27)所開槽孔(28)的形狀相匹配；錨具桿體(30)的另一端設(shè)有外螺紋，墊片(31)和螺母(32)通過外螺紋與錨具桿體(30)相連。

7.一種利用權(quán)利要求1-6任一項所述裝置的動力作用下散粒料錨固效應(yīng)試驗方法，其特征在于包括如下步驟：

⑴針對研究需求，設(shè)計相應(yīng)的散粒料錨固模型；模型的設(shè)計依據(jù)相似原理，且針對研究對象取壩軸線下游或上游的區(qū)域進(jìn)行縮尺模擬，模型輪廓呈直角梯形；依據(jù)相關(guān)工程的錨桿間距，包括垂直向間距、水平向間距，依據(jù)相似原理進(jìn)行縮尺設(shè)計或按研究目的自行設(shè)計試驗錨桿間距；依據(jù)相關(guān)工程筑壩堆石料的原始級配曲線，對原始級配曲線進(jìn)行相應(yīng)的縮尺以滿足室內(nèi)試驗對試驗散粒料尺寸的要求或按研究目的自行設(shè)計試驗級配曲線；

⑵制作模型；具體包括如下子步驟：

(2.1)將長方體框架固定在振動臺上，根據(jù)試驗要求選用相應(yīng)的錨固定位板，在透明材質(zhì)板上畫出設(shè)計的模型輪廓線及錨桿位置示意線；

(2.2)將按試驗級配曲線篩選的散粒料拌合均勻，平鋪于長方體框架內(nèi)；填筑散粒料過程中，使用木錘或橡皮錘擊實散粒料至設(shè)計孔隙率或設(shè)計密度，并進(jìn)行修邊使模型邊坡與模型輪廓線貼合；

(2.3)待填筑散粒料至第一層施加錨具設(shè)計高度時，將支撐小梁移動至該設(shè)計高度，從長方體框架后部，通過錨固定位板上的圓孔插入錨具定位桿并將錨具定位桿水平擱置在支撐小梁上，并使錨具定位桿帶槽孔一端置于模型中的設(shè)計位置；將錨具尾部插入槽孔中；

(2.4)繼續(xù)填筑散粒料至第二層設(shè)計高度，設(shè)置錨具的過程同步驟(2.3)；安置第一層錨具的墊片、螺母，旋緊螺母使散粒料、墊片、螺母緊密貼合，按試驗設(shè)計的大小施加預(yù)應(yīng)力，緩慢抽去錨具定位桿；

(2.5)移動支撐小梁至第三層高度，設(shè)置錨具的過程同步驟(2.3)，安置第二層錨具的墊片、螺母，旋緊螺母使散粒料、墊片、螺母緊密貼合，按試驗設(shè)計的大小施加預(yù)應(yīng)力，緩慢抽去錨具定位桿；如此反復(fù)直至填筑至模型頂高程，所有錨具安置完畢；至此模型制作完畢；

⑶開啟振動臺，檢查相關(guān)試驗儀器是否處于正常狀態(tài)，調(diào)試振動臺及各相關(guān)試驗儀器至正常狀態(tài)，通過控制臺輸入試驗設(shè)計的地震波，啟動振動臺開始試驗；

⑷觀察、記錄試驗過程中和試驗后模型的狀態(tài)，通過相關(guān)儀器設(shè)備采集試驗數(shù)據(jù)，例如模型破壞型式、水平位移、豎直位移、錨具應(yīng)變等；

⑸整理、分析試驗數(shù)據(jù)。