[發明專利]一種運用磁場分布的模擬地基沉降的試驗模型及方法

在審

• 申請號: 201910244669.8
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109841138A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 孔令圳;陳文鑫;羅佳;張亞詔
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G09B23/40
• 分類號: G09B23/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種運用磁場分布的模擬地基沉降的試驗模型及方法，包括一個模型箱，一塊隔板，一個通電磁線圈組，一個通電控制系統，一個鐵屑層，一個地基層，特征在于：模型箱空腔底部設置有隔板，隔板上方鋪設一層鐵屑，隔板下方設置有可控制開關和功率大小的若干磁線圈。本發明的試驗模型及方法，若干磁線圈的開關和功率大小可以驅使相應上方的鐵屑形成不同的分布，鐵屑層上方的地基層會趨同于鐵屑層的分布，實現地基沉降的模擬。本發明可以實現對地基沉降規律的模擬，具有結構簡單，模擬效果好，成本低，可重復實驗性強的優點。

技術領域

本發明涉及一種模擬地基沉降的試驗模型及方法，更具體的說，尤其涉及一種利用磁場使鐵屑產生不均勻分布從而模擬地基沉降的試驗模型及方法。

背景技術

受外部載荷作用、溫度、水等多重因素影響，地面建構筑物極易出現地基沉降的病害，地基沉降的機理與防治可通過理論計算、數值仿真、模型試驗、現場測試等方法進行研究。其中，模型試驗是按比例縮尺復原工程結構，可實現模擬對象變形的可監測、多條件控制、可重復，是研究工程結構受力變形的有效手段，通過對地基模型及上部工程結構的受力變形測試，可用于估算分析真實工程結構的各項性能指標。模型箱是縮尺模型試驗常用設備，當前的模型箱均采用分別利用多點不同沉降來模擬整體沉降，但是無法模擬出完整的受力曲面，無法實現對不均勻沉降的模擬。理論計算與數值分析可以一定程度上反映地基受力變形變化規律，但與實際誤差較大，精確度有待提高，實際測試雖然可以最直觀反映沉降問題，但成本較高且難以進行多影響因素控制下的重復試驗，模型試驗相比較下具有一定的優點，因此開發可實現模擬地基沉降的試驗模型具有一定的工程價值。

發明內容

為了克服上述缺點，提出了一種運用磁場分布的模擬地基沉降的試驗模型及方法。

本發明的運用磁場分布的模擬地基沉降的試驗模型，包括一個上端開口的模型箱，模型箱的內部設置一個將上下分隔的隔板，隔板上部為設置地基層的空腔，地基層上方用于放置待進行試驗的建構筑模型。其特別之處在于：所述模型箱底部固定有支撐架組，每個支撐架上固定有一個通電磁線圈組成通電磁線圈組：電磁線圈組與一個可以控制各個磁線圈開關及功率的控制系統相連。所述通電磁線圈的上方設置有一層隔板，隔板上方放置一層鐵屑。所述鐵屑層上方為地基層。

本發明的運用磁場分布的模擬地基沉降的試驗模型的試驗方法，其特別之處在于，通過以下步驟來實現：a).構建模型箱，根據試驗要求和目的，構建相應尺寸能容納相應測試模型的模型箱；b).布置通電磁線圈，根據要模擬的實際沉降情況，首先在模型箱底部設置合適數量和分布的通電磁線圈；c).在通電磁線圈上方放置能承受上部壓力的隔板；d).在隔板上方放置一層一定厚度的鐵屑，通電磁線圈產生的磁場會讓鐵屑在各處產生不同的厚度，從而模擬地基的沉降。e).在鐵屑層上方填上地基層，該層埋設與實際工程的地基相適應的土質。f).將相應的工程模型置于地基層上方，在模型下埋設一定數量的應力及位移傳感器。g).通過控制底部的不同位置的通電磁線圈的開關及通電功率，形成不同的磁場，控制隔板上方的鐵屑層形成不均勻的厚度分布，從而模擬不同的沉降情況。h).數據獲取，通過應力及位移傳感器得到用于分析的數據。

本發明的有益效果是：本發明的模擬地基沉降的實驗模型及方法，模型箱底部放置于通電磁線圈組，通過控制不同位置的通電磁線圈開關與通電功率，可以產生不同的磁場分布，進而通過對上方鐵屑的吸引，形成不均勻分布的鐵屑層，進而使上方的地基層產生相應的沉降分布，因此可以進行不同地基沉降規律的模擬。相對于已經有的地基模擬模型來說，具有模擬的地基沉降更加連續平滑，不會產生突變，模擬出完整的沉降曲面的特點。

附圖說明

圖1為本發明的運用磁場分布的模擬地基沉降的試驗模型的結構示意圖；

圖2為本發明的模擬地基沉降的試驗模型應用原理圖；

圖中：1-模型箱，2-隔板，3-通電磁線圈，4-控制系統，5-鐵屑層，6-地基層。