[實用新型]一種透明相似材料隧道模型模具

有效

• 申請號: 201520684032.8
• 申請日: 2015-09-06
• 公開（公告）號: CN204926652U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 仇躍;許國安;靖洪文;張江雄
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本實用新型涉及一種模擬試驗裝置及模型鋪設方法，尤其適用于隧道工程模型的建模與內部可視化試驗。

背景技術

對于模型試驗的位移測量，與機械式和電感式測量技術相比，光學測量技術具有非接觸式(對被測對象無干擾)全場量測、抗電磁等干擾的能力強、測試精度高等明顯的優越性，因而得到了越來越廣泛的應用。尤其是與新興的透明相似材料模型試驗相結合，可以直觀而精確地測量模型內部的位移場，為全面準確地獲取模型的位移場分布及演化規律創造了空前的利好條件。

目前在光學測量透明相似材料模型內部位移的試驗中，最常用的方法是采用線狀激光剖切模型待測面以在該面上形成激光散斑，采用數碼相機按一定時間間隔采集該激光散斑面的圖像，經相關軟件分析處理后即可得到該面的位移場分布及隨時間的演化情況。然而，激光散斑的方法存在一些明顯不足。(1)激光對人眼傷害大，尤其是需要大功率激光的情況下，如稍有不慎即可致人眼盲，因而安全性較差。(2)激光散斑面的圖像很容易受到散斑面與相機之間的模型材料干擾，尤其是模型透明度不佳和材料顆粒較細的情況下，造成測量準確度降低。(3)由于激光散斑與周圍模型材料的對比度較弱，在高速位移的條件下獲得的圖像質量較差，也會造成測量精度降低。(4)激光強度隨傳播距離的增加而急劇減小，使得激光散斑面的光強分布不均，這也會影響測量精度。

為克服激光散斑存在的不足，可采用人工制斑的方法。該方法是在模型鋪設的過程中事先在待測面上均勻地鋪設較薄的一層深顏色顆粒，實驗時用亮度恒定的普通光源均勻地(各部分光強一致)照亮該觀測面即可獲得高質量的散斑圖像。這種方法雖然克服了激光散斑的不足，但對模型模具及鋪設過程提出了更高的要求，而且現有的透明相似材料隧道模型試驗模具都不便于模型內部人工散斑面的鋪設，更未見能鋪設兩個正交散斑面的模具。

在透明相似材料模型的鋪設方面，過去采用的方法都是將一定量的攪拌好的懸浮液倒入模具再進行抽真空脫氣，不斷重復此過程直至模具鋪設完畢。這種方法存在三個明顯缺陷：(1)為提高脫氣質量，每次倒入模具的懸浮液要盡量少，相應地完成模型鋪設所需重復的步驟就很多，建模速度極慢。(2)每次倒入模具的懸浮液的攪拌均勻度無法保證完全一致，而且相鄰兩次操作之間有較長的時間間隔，容易在相鄰兩次鋪設的材料之間形成層理面，影響試驗結果。(3)脫氣過程要么采用一個容積大到足夠容納整個模具的真空箱，要么利用模具自身密封性來直接脫氣，對于前者需要反復多次將整個裝有相似材料的模具搬入搬出真空箱，費時費力；對于后者需要反復多次拆裝模具，不僅費時費力而且容易損壞模具而影響其密封性。

實用新型內容

本實用新型的目的是要提供一種透明相似材料隧道模型模具，解決現有技術安全性較差、測量精度低的問題，便于直觀而準確地獲得隧道橫斷面和縱剖面的位移場分布及演化過程。

本實用新型的目的是這樣實現的：該模型模具包括：頂部面板、前部面板、側部面板、后部面板、底部面板、過濾板、內部隔板、堵頭和閥門；上述所有面板均采用透明有機玻璃制作，各面板之間采用螺釘連接，過濾板置于模具內的底部面板之上，內部隔板的上端部通過兩顆螺釘與頂部面板連接，堵頭與前部面板的隧道開挖孔之間為螺紋連接，閥門與底部面板的排液孔之間為管螺紋連接。

所述的底部面板的上表面刻有一定深度的凹槽，用于匯集經過濾板滲透的液體并與排液孔導通。

所述的內部隔板7的中部對稱線上鉆有兩個對稱的深度小于板厚的螺紋孔，用于安設螺釘以作為拆除內部隔板時的操作手柄。

所述的堵頭由大小二個圓柱體順序連接而成。

所述的過濾板上有孔，孔徑小于試驗所用透明相似材料骨料的最小粒徑。

有益效果，由于采用了上述方案，在模具內設置一個分隔板來實現模型內部兩個正交散斑面的鋪設，利用模具的氣密性對模型材料進行脫氣；采用一次大批量拌料和真空吸料的方式使模型材料的脫氣伴隨澆注過程自動連續地進行。采用模具及配套鋪設方法，充分滿足了在模型內部人工鋪設兩個正交散斑面的要求，克服了傳統“攪拌——倒入——脫氣”多次循環鋪設方法的明顯缺陷，巧妙地實現了“一次大批量攪拌、澆注與脫氣過程自動同時且連續進行”，既省時省力又最大限度地確保了模型鋪設的質量。

本實用新型解決了現有技術安全性較差、測量精度低的問題，便于直觀而準確地獲得隧道橫斷面和縱剖面的位移場分布及演化過程，達到了本實用新型的目的。

優點：

(1)模具六面全透明，能“全場”測量模型不同方位的內部位移。

(2)易于在模型內部鋪設1～2個人工散斑面，克服激光散斑存在的問題。