[發(fā)明專利]一種巖土工程支護結構模型試驗裝置及其試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710344396.5
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107356381B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設計）人: 姜彤;雷家華;劉遠征;李洪軍;吳琦;王四巍;薛雷
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 41130 鄭州浩德知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 邊鵬

1.一種巖土工程支護結構模型試驗裝置，包括模型箱體、支護結構、牽引模型系統(tǒng)、滑帶模型和測量系統(tǒng)，在模型箱體內(nèi)填充有土體，其特征在于：模型箱體內(nèi)設有滑帶模型，滑帶模型前端與牽引模型系統(tǒng)連接，模型箱體為頂部和前端開口的長方體，支護結構穿過滑帶模型上的開口插入到土體中，測量系統(tǒng)安裝在支護結構上以及模型箱體的一側, 支護結構為長方形樁體，支護結構采用直線布樁的形式布置在土體中；

模型箱體還包括底板、有機玻璃板、鐵架，有機玻璃板和鐵架垂直安裝在底板上，有機玻璃板安裝在鐵架的內(nèi)側，在底板前端設有轉軸，電機臺架安裝在轉軸上，在轉軸兩端設有齒輪，滑帶模型前端伸出模型箱體并固定在鉗形夾具上， 鉗形夾具通過傳力桿與力傳感器后端連接，力傳感器前端與貫穿傳動箱的傳力桿連接，減速電機通過傳力桿與傳動箱相連并固定在電機臺架上；

牽引模型系統(tǒng)包括傳力桿、傳力箱、鉗形夾具、減速電機、電機臺架，電機臺架固定安裝在轉軸上，長度不同的傳力桿分別將傳力箱與減速電機、力傳感器與鉗形夾具連接到一起；

滑帶模型為鐵絲網(wǎng)，在滑帶模型中部設有若干個開口，滑帶模型傾斜設置在模型箱體內(nèi)，支護結構穿過開口插入到土體中；

測量系統(tǒng)包括力傳感器、反射片、壓力傳感器和三維激光測量系統(tǒng)，反射片安裝在支護結構頂部，壓力傳感器埋入支護結構后側，埋深3cm-10cm，測量系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集儀獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送到靜態(tài)應變測試分析系統(tǒng)中，三維激光測量系統(tǒng)完成支護結構在坡體運動過程中的面變形以及單點變形的采集和分析工作。

2.根據(jù)權利要求1所述的巖土工程支護結構模型試驗裝置，其特征在于：在有機玻璃板上 畫上支護結構放置線、滑面線和坡面線，支護結構放置線和坡面線傾角均為35°，滑面線傾角為30°，支護結構放置線前端與底板前端的水平距離為30cm，滑面線前端與底板垂直距離 為6cm，坡面線前端與底板垂直距離為24cm。

3.根據(jù)權利要求1所述的巖土工程支護結構模型試驗裝置，其特征在于：三維激光測量系統(tǒng)包括LED泛光燈光源、單反相機、MS50三維激光掃描儀，LED泛光燈光源、單反相機、MS50三維激光掃描儀由近及遠放置于模型箱體的前端。

4.基于上述權利要求1-3任意一種所述的巖土工程支護結構模型試驗裝置的試驗方法，其步驟包括：

a.安裝和標定力傳感器、壓力傳感器；

b.安裝好模型箱體裝置，在模型箱體兩側有機玻璃板上畫上支護結構放置線、滑面線和 坡面線，支護結構放置線和坡面線傾角均為35°，滑面線傾角為30°，支護結構放置線前端與 底板前端的水平距離為30cm，滑面線前端與底板垂直距離為6cm，坡面線前端與底板垂直距 離為24cm；

c. 將配好的土體按照步驟b中的畫線填筑至支護結構放置線，然后布置支護結構;將配好的土體按照步驟b中的畫線填筑至滑面線，然后布置鐵絲網(wǎng);將配好的土體按照步驟b中的畫線填筑至坡面線；

d.滑帶模型前端伸出模型箱體與鉗形夾具垂直固定連接；

e.調(diào)整電機臺架，使電機臺架與底板的之間的角度為30°；

g.將力傳感器、壓力傳感器通過數(shù)據(jù)采集儀連接于計算機；

h.將三維激光測量系統(tǒng)的LED泛光燈光源、單反相機、MS50三維激光掃描儀由近及遠放置于模型箱體前端，調(diào)整LED泛光燈光源位置，使坡面光線充足；

j.調(diào)整單反相機位置、支架高度及焦距，使其對坡面能夠完整地、清晰地拍攝，并在試驗開始前對坡面進行拍照作為對比照片；調(diào)整三維激光掃描儀，使其對坡面能夠完整地、清晰的掃描，并在試驗開始前對坡面進行掃描確定初始狀態(tài)；

l.同時啟動數(shù)據(jù)采集儀、三維激光掃描儀和減速電機，開始試驗。