[發明專利]一種超重力環境下卷板式基坑開挖模擬裝置

有效

• 申請號: 201811519796.6
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109356209B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 張宇亭;安曉宇;夏偉;呂強;夏高響;汪昊;王斐
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所;安徽省引江濟淮集團有限公司;安徽省交通勘察設計院有限公司
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;E02D33/00
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

1.一種超重力環境下卷板式基坑開挖模擬裝置，其特征在于：包括模型箱體(1)和卷板式模擬結構(2)，模型箱體(1)為上端開口的矩形箱體，卷板式模擬結構(2)設置在模型箱體(1)內，且將模型箱體(1)分割成左右兩部分，模型箱體(1)左部分放置土體，卷板式模擬結構(2)包括平行設置的卷板支撐板(201)和閘門支撐板(202)以及位于兩者之間的活動閘門(203)，卷板支撐板(201)上設置有若干可轉動的卷板結構(204)，活動閘門(203)可在鋼絲繩導向機構(3)的帶動下上升和下降，隨著活動閘門(203)向下移動，位于其左邊的卷板結構(204)依次向右轉動，土體通過卷板結構(204)轉動后產生的縫隙掉落進入到模型箱體(1)右側，

鋼絲繩導向機構(3)設置在模型箱體(1)右側內，鋼絲繩導向機構(3)包括鋼絲繩(301)和滑輪組，滑輪組包括上滑輪組(302)和下滑輪組(303)，上滑輪組(302)通過滑輪組支撐板(304)設置在模型箱體(1)上端，下滑輪組(303)設置在模型箱體(1)的底部，鋼絲繩(301)的一端連接活動閘門(203)的上端，然后通過上滑輪組(302)、下滑輪組(303)后穿出模型箱體(1)，與閘門移動裝置(4)相連，閘門移動裝置(4)拉動鋼絲繩(301)實現活動閘門(203)的上下移動，

卷板支撐板(201)上開設有卷板安裝口，卷板結構(204)設置在卷板安裝口內，卷板活動單元轉動軸(205)穿過卷板結構(204)后兩端設置在卷板安裝口的兩側，卷板結構(204)通過卷板活動單元轉動軸(205)與卷板支撐板(201)轉動連接，

還包括閘門移動裝置(4)，閘門移動裝置(4)包括支撐框架(401)、伺服電機(402)、滾珠絲杠(403)、導向軸(404)和鋼絲繩拖動連接板(405)，伺服電機(402)設置在支撐框架(401)外，滾珠絲杠(403)、導向軸(404)和鋼絲繩拖動連接板(405)設置在支撐框架(401)內，滾珠絲杠(403)和導向軸(404)相互平行且均穿過鋼絲繩拖動連接板(405)，導向軸(404)與鋼絲繩拖動連接板(405)之間通過直線軸承(406)連接，伺服電機(402)與滾珠絲杠(403)相連，鋼絲繩拖動連接板(405)上設置有與鋼絲繩(301)連接的鋼絲繩連接件，

模型箱體(1)上端開口的兩側設置有T型導軌，模型箱體(1)左側上方的位移傳感器通過位移傳感器安裝支架固定，且位移傳感器安裝支架通過螺栓固定設置在T型導軌上。

2.根據權利要求1所述的超重力環境下卷板式基坑開挖模擬裝置，其特征在于：模型箱體(1)包括前板(101)、左側板(102)、右側板(103)、背板(104)以及底板(105)，前板(101)開口，開口處設置有機玻璃視窗(106)，有機玻璃視窗(106)的周邊通過有機玻璃蓋板(107)固定在前板(101)上，位于模型箱體(1)右側的前板(101)上開設有出砂口(108)和鋼絲繩出口(109)，模型箱體(1)左側上方可拆卸的設置有位移傳感器。

3.根據權利要求2所述的超重力環境下卷板式基坑開挖模擬裝置，其特征在于：還包括儲砂箱(5)，儲砂箱(5)為上端開口的箱體，儲砂箱(5)緊貼模型箱體(1)設置，且模型箱體(1)右側的土體通過模型箱體(1)的前板(101)的出砂口(108)再經過設置在儲砂箱(5)后板上的連接口后進入到儲砂箱(5)內，連接口和出砂口(108)的尺寸相同。

4.根據權利要求1所述的超重力環境下卷板式基坑開挖模擬裝置，其特征在于：下滑輪組(303)上面蓋有裝砂箱底部支撐板(305)，裝砂箱底部支撐板(305)使得下滑輪組(303)與掉落在模型箱體(1)右側的土體避免接觸。

5.根據權利要求4所述的超重力環境下卷板式基坑開挖模擬裝置，其特征在于：滑輪組支撐板(304)和砂箱底部支撐板(305)之間設置有鋼絲繩套管(306)，鋼絲繩(301)經過上滑輪組(302)后穿過滑輪組支撐板(304)，進入鋼絲繩套管(306)，然后穿過砂箱底部支撐板(305)，通過下滑輪組(303)后與閘門移動裝置(4)相連。

6.根據權利要求3所述的超重力環境下卷板式基坑開挖模擬裝置，其特征在于：出砂口(108)和連接口的高度均為h，出砂口(108)所在的前板(101)與連接口所在的儲砂箱的后板厚度總和為D，滿足h/D大于土壤休止角的正切值。