[發明專利]一種土工模型試驗長期循環水位升降控制裝置

有效

• 申請號: 201910731489.2
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110409358B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 廖蔚茗;徐洪;何飛;秦代倫;陳立川;魏世玉;周鵬;陳正華;王琦;傅饒
• 申請（專利權）人: 重慶地質礦產研究院
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02;G05D9/04
• 代理公司: 重慶萃智邦成專利代理事務所(普通合伙) 50231
• 代理人: 舒夢來

本發明屬于水位控制領域，具體涉及一種土工模型試驗長期循環水位升降控制裝置，包括實驗平臺、模型箱和水箱、縱向設置的滑軌、平衡機構、滑輪組和連接繩，所述水箱上設有與滑軌匹配的滑塊，所述水箱與模型箱通過連接管連通；所述滑輪組的動滑輪設置在滑架的頂部，滑輪組的定滑輪固定在地面，所述連接繩的一端連接在水箱上，另一端穿過滑輪組并連接在平衡機構上。與傳統的利用氣壓等水位控制裝置相比，本方案利用純機械的結構，結構簡單，測量結果精確，且可循環的使用，多次反復長期的升降水位，穩定性更好。

技術領域

本發明屬于水位控制領域，具體涉及一種土工模型試驗長期循環水位升降控制裝置。

背景技術

與其他陸地或海底自然斜坡不同，河岸、堤岸和水庫等庫岸受長期水位升降的影響，在循環“補-排”滲流作用下，容易誘發斜坡失穩形成崩塌或滑坡。土工模型試驗不僅能定量研究水位升降對坡體內部相互作用的影響，并可直觀模擬岸坡失穩啟動前后從連續到非連續的全壽命過程，因而在水位波動對岸坡的影響研究中運用廣泛。

土工模型試驗中對水位升降過程的精準還原是確保試驗結果準確可靠的重要前提條件之一。然而，現有的水位升降裝置主要針對短期水位升降，如水位驟降或驟升，對水位長期升降進行模擬時，由于裝置結構復雜難以保證對長期水位升降過程的精確控制，并且現有設備大多需要通過氣壓控制等方式將水壓入或排出模型箱中，對控制裝置的要求較高進而導致裝置的成本較高而長期穩定性難以保證。

發明內容

本方案的目的在于提供一種結構簡單，能夠保證對長期水位升降過程的精確控制的土工模型試驗長期循環水位升降控制裝置。

為了達到上述目的，本方案提供一種土工模型試驗長期循環水位升降控制裝置，包括實驗平臺、模型箱和水箱，還包括縱向設置的滑軌、平衡機構、滑輪組和連接繩，所述水箱上設有與滑軌匹配的滑塊，所述水箱與模型箱通過連接管連通；所述滑輪組的動滑輪設置在滑架的頂部，滑輪組的定滑輪固定在地面，所述連接繩的一端連接在水箱上，另一端穿過滑輪組并連接在平衡機構上。

本方案的原理和有益效果在于：通過控制平衡機構進而帶動連接繩移動，最終利用滑輪組來帶動水箱在滑軌上上下移動，當水箱上移時，水箱中的水則可進入到模型箱中，使得模型箱中的水位上升；當水箱下移時，模型箱中的水則可進入到水箱中，使得模型箱中的水位下降。而水位的升降則可方便的測量水位對坡體的影響。與傳統的利用氣壓等水位控制裝置相比，本方案利用純機械的結構，結構簡單，測量結果精確，且可循環的使用，多次反復長期的升降水位，穩定性更好。

進一步，所述平衡機構包括固定座和擺動桿，所述擺動桿的中部鉸接在固定座上，所述連接繩的一端連接在水箱上，另一端穿過滑輪組并連接在擺動桿的一端，所述擺動桿的另一端設有配重塊。通過增加或減少配重塊，則可方便的調整水箱的位置，無需其他的動力結構，操作更加簡單。

進一步，還包括電機和行星齒輪組，所述電機與行星齒輪組的主動輪連接，所述行星齒輪組的行星輪上設有連接軸，該連接軸通過連接繩與擺動桿鉸接，且連接軸與擺動桿的鉸接點位于配重塊與固定座和擺動桿的鉸接點之間。控制電機轉動帶動主動輪轉動，進而驅動行星齒輪移動，從而拉動連接在行星齒輪上的連接輪，最終使得擺動桿擺動驅使水箱上下移動。

通過此種方式來控制水箱移動，一方面是電機的轉動可控性強，且此時配重塊作為平衡的作用，水箱的移動非常平穩。

進一步，所述連接管為軟管。軟管的適應性更強，更適合來回移動的水箱。

進一步，所述連接管上設有閥門。可以通過閥門來設置模型箱進出水的量，可控性更高。

進一步，所述模型箱和水箱通過軟管連接形成連通器，通過控制水箱上下往復移動，在水箱和模型箱內產生預期的水頭差，實現對模型箱內水位的控制。

進一步，所述連接管的數量為多個。多個連接管可使得水箱和模型箱中的流動更為均勻，波動更小穩定性更高。