[發(fā)明專利]離心機試驗強夯模擬輔助試驗裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610119850.2
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN105783975A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設計）人: 馮世進;杜風雷;張曉磊;毛健智
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01D21/00
• 分類號: G01D21/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發(fā)明屬巖土離心機技術領域，具體涉及一種離心機試驗強夯模擬輔助試驗裝置。

背景技術

強夯法又叫動力固結法或動力壓密法，是一種有效的地基處理方案，這種方法是通過反復將重錘起吊到高處然后利用自動脫鉤裝置使其自由下落，給地基以強大的沖擊能量的夯擊，從而提高地基土的強度，降低壓縮性，消除濕陷性，改善抗震動液化能力，提高土層的均勻性，減小不均勻沉降。強夯法在工程實踐中得到了廣泛的應用。國內外學者對強夯法做了很多的研究，但是對強夯法的實踐仍然遠遠走在理論前面。目前，國內外學者常采用縮尺室內模型試驗進行強夯機理的探討，但是1g下的縮尺模型的應力水平與現(xiàn)場原型的應力水平不同，不能真實的再現(xiàn)現(xiàn)場的應力水平，這樣直接影響水土壓力荷載的試驗可靠性。離心模型試驗則利用高速旋轉的離心機，在模型上施加超過重力n倍的離心慣性力，補償模型因縮尺l/n所造成的自重應力的損失，能真實的再現(xiàn)現(xiàn)場的應力水平，并使模型與原型應力、應變相等、變形相似(1/n)、破壞機理相同。它比通常在靜力(重力加速度)條件下的物理模型更接近于實際，因此它對模擬以自重為主要荷載的巖土結構物性狀的研究就顯得特別有效。目前離心模型試驗已經在地下工程的研究中得到廣泛應用。

近二三十年以來，我國巖土工程實踐促進了離心模擬試驗技術的長足進步，同濟大學、清華大學、南京水利科學院、長江水利科學院等科研院所都建有先進的離心試驗設備。近些年新建的離心機性能越來越好，功率越來越大，模擬成樁、開挖、加載、溫度控制、含水率控制等附屬設備性能越加完備。然而，在實踐中施工簡單的強夯法卻很難在高速旋轉的離心機模擬，本發(fā)明結合強夯施工工法的特點開發(fā)出一套離心機試驗強夯模擬，以填補離心試驗模擬在強夯模擬方面的空白。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種離心機試驗強夯模擬輔助試驗裝置。

本發(fā)明提出的一種可操控模擬強夯的離心機試驗強夯模擬輔助試驗裝置，由底座、模型箱、位移系統(tǒng)、夯擊系統(tǒng)和實時監(jiān)控系統(tǒng)組成，其中：

底座1起襯墊作用，整個試驗裝置至于其上，制作完成后由起重機將整個試驗裝置吊離底座，放置于離心機吊籃中并固定；

模型箱由鋼框架2和透明玻璃觀察窗3組成，鋼框架2為立方體框架，鋼框架2的四個側面中至少設置一個透明玻璃觀察窗3；

位移系統(tǒng)包括縱向運動支撐架、橫向運動支撐架及豎向運動模塊，水平橫向運動支架為立方體框架結構，底部通過高強螺栓與鋼框架2頂部連接，頂部相對的兩側固定有第一穿透槽5，橫向運動支撐架6由四個鋼塊兩兩焊接組成框架結構，水平運動支撐架6的兩個鋼塊端部分別架接于兩個第一穿透槽5上，且能使橫向運動支撐架6在第一穿透槽5上來回移動，橫向運動支撐架6的另兩個鋼塊固定有第二穿透槽7；豎向運動模塊由承載板8、變速箱9、變頻電機10和升降桿11組成，變速箱9、變頻電機10和升降桿11分別固定于承載板8上，變速箱9分別連接變頻電機10和升降桿11，變頻電機10可以通過改變電流的大小來控制轉速，變速箱9根據(jù)變頻電機10的轉速以控制升降桿11在豎向位置的升降；承載板8的兩側位于兩個第二穿透槽7上，且承載板8能在第二穿透槽7上來回移動；

夯擊系統(tǒng)由帶外螺紋上部套管12、強磁鐵13、鐵質微型夯錘14和有機玻璃管15組成，帶外螺紋上部套管12頂部通過高強螺栓固定于承載板8底部，升降桿11一端穿過帶外螺紋上部套管12，其端部連接強磁鐵13，強磁鐵13可用于吸住鐵質微型夯錘14，帶外螺紋上部套管12的內徑略大于升降桿11及強磁鐵13的外徑，即升降桿11可以提升強磁鐵13自由通過帶外螺紋上部套管12；上部套管12頂部通過高強螺栓連接在承載板8上，有機玻璃管15上部內壁設置一個帶內螺紋的套管16，帶外螺紋上部套管12通過外部螺紋連接有機玻璃管15中的帶內螺紋的套管16，通過調節(jié)帶外螺紋上部套管12和帶內螺紋的套管16的相對位置，使有機玻璃管15底面接觸模型箱中土樣；所述帶內螺紋的套管16的內徑小于夯錘14外徑，而大于升降桿11及強磁鐵13的外徑，當強磁鐵13吸住鐵質微型夯錘14通過帶內螺紋的套管16時，即可使得強磁鐵13及鐵質微型夯錘14的強行分離；

實時監(jiān)控系統(tǒng)由攝像機架17和攝像機18組成，攝像機架17頂部通過焊接連接于承載板8上，下部固定攝像機18，實時監(jiān)控系統(tǒng)在試驗期間起到控制與量測的作用，通過攝像機18可觀測夯擊系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在鐵質微型夯錘14夯擊土樣后，通過有機玻璃管15上的刻度以及照片中鐵質微型夯錘14的相對位置，即可分析夯擊深度。