[發明專利]一種微幅振動巖土動力沉降實驗儀器及使用方法

有效

• 申請號: 201810210562.7
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108303065B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 邵珠山;陳浩哲;喬汝佳;劉云鵬;張喆
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種微幅振動巖土動力沉降實驗儀器，其特征在于，包括模型箱、動力加載裝置、濕度監測系統、濕度調整系統、沉降監測系統與控制系統；

模型箱內裝有土體，土體上方設置加荷上蓋(9)，加荷上蓋(9)設置于模型箱內，加荷上蓋(9)與動力加載裝置連接；濕度調整系統與外部水源相連，并且濕度調整系統設置于模型箱上；動力加載裝置、濕度監測系統、沉降監測系統均與控制系統相連，模型箱底部開口，并且模型箱底部開口處設置有透水板(4)，模型箱設置在基座(1)上；控制系統包含數據采集器(28)、數據處理器(29)與控制主機(30)；數據采集器(28)與沉降監測系統連接，數據采集器(28)與數據處理器(29)連接并向數據處理器(29)輸入所采集試驗數據；數據處理器(29)將試驗數據處理后傳輸至控制主機(30)，動力加載裝置、濕度監測系統均與控制主機(30)連接；

其中，動力加載裝置包括油壓泵箱(12)、伺服作動器(13)、加荷桿(14)與加載支架(15)；加載支架(15)上設置有混凝土支板(16)，混凝土支板(16)能夠沿加載支架(15)上下移動，加載支架(15)固定于型鋼外框架(3)上；

濕度調整系統包括補水槽(20)、分流器(21)、補水導管(23)與吸水纖維(24)，模型箱一側壁上設置補水槽(20)，補水槽(20)底端設置有分流器(21)，土體內設置有若干層吸水纖維(24)，每層吸水纖維(24)上設置有帶有若干出口的補水導管(23)，補水導管(23)均與分流器(21)相連。

2.根據權利要求1所述的一種微幅振動巖土動力沉降實驗儀器，其特征在于，模型箱的四個側壁均采用有機玻璃板(2)；透水板(4)的滲透系數大于土體的滲透系數，透水板(4)與基座(1)之間形成排水通道，并且排水通道上設置有第一排水閥(5)，在排水條件下水經透水板(4)排出模型箱；基座(1)與地面接觸部分貼附橡膠減震墊層(8)。

3.根據權利要求1所述的一種微幅振動巖土動力沉降實驗儀器，其特征在于，模型箱四周設置有型鋼外框架(3)，型鋼外框架(3)架設于基座(1)。

4.根據權利要求1所述的一種微幅振動巖土動力沉降實驗儀器，其特征在于，沉降監測系統包括壓力傳感器(25)、位移傳感器(26)與若干柔性位移計(27)；伺服作動器(13)下端設置有加荷盤，壓力傳感器(25)與位移傳感器(26)均設置于伺服作動器(13)下端的加荷盤內；若干柔性位移計(27)設置在土體內，用于監測不同深度土體沉降變化。

5.根據權利要求1所述的一種微幅振動巖土動力沉降實驗儀器，其特征在于，油壓泵箱(12)經高壓管路與伺服作動器(13)連接；伺服作動器(13)與控制主機(30)相連，加載支架(15)設置在模型箱上，伺服作動器(13)設置在混凝土支板(16)上，加載支架(15)用于支撐伺服作動器(13)，伺服作動器(13)下端設置有加荷桿(14)，加荷桿(14)伸入到模型箱內部與加荷上蓋(9)相連。

6.根據權利要求5所述的一種微幅振動巖土動力沉降實驗儀器，其特征在于，加荷上蓋(9)上表面設置有球形凹槽加荷點(10)，并且凹槽加荷點(10)位于加荷上蓋(9)的幾何中心，加荷桿(14)底端呈球形，凹槽加荷點(10)四周安裝有用于固定加荷桿(14)底端的鎖扣固定夾(11)。

7.根據權利要求1所述的一種微幅振動巖土動力沉降實驗儀器，其特征在于，濕度監測系統包括AD轉換器(18)、傳感控制器(19)與若干溫度傳感器探針(17)；若干溫度傳感器探針(17)布設于土體內，并與AD轉換器(18)相連，AD轉換器(18)與傳感控制器(19)相連；傳感控制器(19)與控制主機(30)連接。

8.根據權利要求1所述的一種微幅振動巖土動力沉降實驗儀器，其特征在于，補水導管(23)與分流器(21)之間設置有第二排水閥(22)。

9.一種基于權利要求4所述的微幅振動巖土動力沉降實驗儀器的使用方法，其特征在于，濕度調整系統對土體進行補水以達到設定濕度值；濕度監測系統經控制主機(30)對模型箱內土體含水率進行實時監測，控制主機(30)設定動荷載施加值、加載頻率與時長并啟動試驗，通過動力加載裝置對土體進行動載荷施加，壓力傳感器(25)實時監測動力荷載施加值，位移傳感器(26)實時監測加荷桿位移值，柔性位移計(27)實時監測不同深度處土體位移變化值；數據采集器(28)實時接收沉降監測系統的監測試驗數據，并傳輸至數據處理器(29)；數據處理器(29)將設定基準動荷載后的試驗數據經分析軟件進行篩分處理，并通過參數分析模塊進行差值分析，剔除錯誤數據，并將相應數據傳輸至控制主機(30)，控制主機(30)將不同濕度土體環境下的動荷載數據分別與相對應加荷桿移動位移數據、不同深度處土體位移變化數據進行擬合，形成曲線，該曲線能夠預測不同含水率土體環境受長期地表循環動載作用下的沉降變化趨勢。