[發明專利]基于地下升降平臺的巖土模型三維加載試驗系統

在審

• 申請號: 201910743479.0
• 申請日: 2019-08-13
• 公開（公告）號: CN110286039A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 黃建華;楊鹿鳴;王蘊晨;陳月香;李宏;鮑鋒
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 北京市科名專利代理事務所(特殊普通合伙) 11468
• 代理人: 陳朝陽

本發明公開了一種基于地下升降平臺的巖土模型三維加載試驗系統，包括模型箱、三維加載系統，三維加載系統包括矩形基坑，矩形基坑內設有矩形的水平加載框架，水平加載框架的立柱間設有放置所述模型箱的平臺，以及驅動平臺升降的驅動機構，相鄰立柱間還設有高度可調的橫梁，橫梁上安裝有位置橫向可調的水平作動器；水平加載框架上方跨設有高度可調的主梁，主梁上設有位置橫向可調的豎向作動器。本發明試驗系統基于地下可升降平臺進行設計，相對于傳統試驗系統，本發明可以根據試驗項目的不同選擇不同的試驗箱，再根據試驗箱尺寸調整三維方向加載力的位置，能夠適用多種試驗，適用性強。

技術領域

本發明涉及領域，尤其涉及一種基于地下升降平臺的巖土模型三維加載試驗系統。

背景技術

隨著巖土工程領域的不斷發展,涉及地下水豐富、復雜地質條件、復雜施工環境等諸多巖土工程問題層出不窮,而基坑工程、邊坡工程等也出現了深度深、規模大、施工復雜的新趨勢。據統計,在世紀年代初時,我國最深的基坑約為20m,而目前國內深基坑的深度在30到40m也較為常見,邊坡工程中的高邊坡、軟弱邊坡、季節性區域邊坡等復雜邊坡問題也給研究者和技術人員不斷帶來挑戰。面對巖土工程中的復雜問題，目前常采用大型巖土工程模型實驗系統進行室內物理相似試驗的方法來加以研究、解決。

大型巖土與地下工程模型實驗系統是研究大型巖土工程問題的重要手段,在國內外已得到廣泛應用,并在工程科研、設計及論證中發揮了重要作用。國際上如美國、英國、德國、意大利、日本、挪威等發達國家都先后開展了巖土工程多功能實驗系統的試驗研究工作,針對樁土共同作用、各種樁的受力機理、群樁效應、大型礦井頂板圍巖穩定、大壩壩體與壩基的巖體穩定、大型洞室圍巖穩定與支護等工程問題,進行了卓有成效的研究工作,并研制了相應的試驗設備。國內如中國建筑科學研究院地基研究所、武漢巖土力學研究所、總參工程兵科研所、清華大學、北京科技大學、河海大學、石家莊鐵道學院、北京建筑工程學院、同濟大學、山東大學等單位,都先后開展了這方面的研究工作,研制了規模不等多功能實驗系統。

但是，現有工程模型實驗系統作動器安置位置、模型箱尺寸與放置位置固定，存在靈活性不足的問題，通常一個工程模型實驗系統只能針對特定巖土環境進行試驗，通用性差。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用性較強的基于地下升降平臺的巖土模型三維加載試驗系統。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案是：一種基于地下升降平臺的巖土模型三維加載試驗系統，包括模型箱、三維加載系統、液壓系統、數據采集系統和控制系統，所述三維加載系統包括矩形基坑，矩形基坑內設有矩形的水平加載框架，矩形基坑側壁設有墊塊支座，水平加載框架的立柱通過墊塊支座固定在矩形基坑側壁上；水平加載框架的立柱間設有放置所述模型箱的平臺，以及驅動平臺升降的驅動機構，平臺根據模型箱尺寸升降以調整高度，平臺與立柱間設有固定平臺的限位機構；相鄰立柱間還設有高度可調的橫梁，橫梁上安裝有位置橫向可調的水平作動器；水平加載框架上方跨設有豎向加載框架，豎向加載框架包括兩根立梁，兩立梁對稱設置在矩形基坑外部兩側，立梁間連接有高度可調的主梁，主梁上設有位置橫向可調的豎向作動器；試驗時，根據模型箱尺寸調整橫梁、水平作動器、主梁、豎向作動器位置，對模型箱進行三維六自由度的加載。

進一步的，所述驅動機構包括直線導軌，直線導軌豎向安裝在水平加載框架的上下橫梁間，所述平臺四周與直線導軌的滑塊固定連接，直線導軌通過驅使滑塊上下滑動，從而帶動平臺實現升降。

進一步的，所述限位機構包括設置在立柱上的螺栓孔，螺栓孔內設置有高強螺栓，高強螺栓支撐在平臺下方，對平臺進行限位。

進一步的，所述水平作動器和橫梁、豎向作動器和主梁、橫梁和立柱、主梁和立梁間均設有直線導軌，直線導軌帶動水平作動器、豎向作動器平移，帶動橫梁、主梁升降，實現位置可調。