[發(fā)明專利]一種巖土多場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010587385.1
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111829894B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊培芝;岳紅亞;宋修廣;楊鶴;郭旭;遲朝明;張宏博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/18
• 分類號(hào): G01N3/18;G01N3/06;G01N3/02
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 武博

1.一種巖土多場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

試驗(yàn)支撐系統(tǒng)，包括模型槽、支撐框架和填筑設(shè)備，模型槽與支撐框架固定連接，所述填筑設(shè)備設(shè)置于模型槽上方；

加載系統(tǒng)，包括反力裝置和加載裝置，反力裝置包括環(huán)形構(gòu)件和頂升部件，所述環(huán)形構(gòu)件為圓環(huán)，加載裝置與環(huán)形構(gòu)件頂部固定，通過(guò)環(huán)形構(gòu)件實(shí)現(xiàn)加載裝置的安裝和加載角度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)物360°方向的應(yīng)力施加；環(huán)形構(gòu)件底部連接頂升部件，且其位置可通過(guò)頂升部件調(diào)節(jié)，從而調(diào)整加載裝置和模型槽的相對(duì)位置；環(huán)形構(gòu)件兩側(cè)分別連接第二連接件，第二連接件的兩端分別通過(guò)滑塊與支撐框架的滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)連接；

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括與加載裝置固定的應(yīng)力數(shù)據(jù)采集模塊、與環(huán)形構(gòu)件底部固定的位移數(shù)據(jù)采集模塊，還包括設(shè)于模型槽底部的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊和速度場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖土多場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐框架間隔設(shè)置兩組，每組支撐框架包括兩個(gè)對(duì)稱安裝的縱梁，縱梁之間從上至下依次安裝上部橫梁、中部橫梁和下部橫梁，其中，中部橫梁和下部橫梁與縱梁滑動(dòng)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種巖土多場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)形構(gòu)件頂部與中部橫梁相連，環(huán)形構(gòu)件兩側(cè)與縱梁滑動(dòng)連接，加載裝置的安裝位置與環(huán)形構(gòu)件的中心軸線重合，且環(huán)形構(gòu)件中心軸線相對(duì)的位置分別連接一個(gè)拉桿。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種巖土多場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述縱梁內(nèi)側(cè)固定滑動(dòng)導(dǎo)軌，中部橫梁、下部橫梁及環(huán)形構(gòu)件的兩側(cè)分別與滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種巖土多場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)力數(shù)據(jù)采集模塊為設(shè)于環(huán)形構(gòu)件頂部的拉桿一側(cè)的應(yīng)力傳感器，位移數(shù)據(jù)采集模塊為設(shè)于環(huán)形構(gòu)件底部的拉桿一側(cè)的位移傳感器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖土多場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊包括紅外熱像儀和紅外熱源，紅外熱源連接模型槽；所述紅外熱像儀位于模型槽底部，且與計(jì)算機(jī)相連。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖土多場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述速度場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊包括設(shè)于模型槽下方的CCD相機(jī)，所述CCD相機(jī)連接計(jì)算機(jī)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種巖土多場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，還包括激光器、同步器、示蹤粒子發(fā)生器，示蹤粒子發(fā)生器與支撐框架固定，所述激光器通過(guò)同步器連接計(jì)算機(jī)；激光器的發(fā)射口設(shè)置反光鏡，反光鏡一側(cè)設(shè)置透鏡。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖土多場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述模型槽一側(cè)設(shè)置進(jìn)口，另一側(cè)設(shè)置出口。

10.一種巖土多場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-9任一所述的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括：

調(diào)整支撐框架和模型槽，通過(guò)填料設(shè)備向模型槽內(nèi)填筑結(jié)構(gòu)物；

填筑填料，達(dá)到設(shè)定高度之后，安裝加載裝置；將加載裝置與應(yīng)力數(shù)據(jù)采集模塊連接，調(diào)整環(huán)形構(gòu)件位置，安裝位移數(shù)據(jù)采集模塊；

連接溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊和速度場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊，打開(kāi)溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)采集模塊的紅外熱源，向模型槽內(nèi)輸送熱量；

啟動(dòng)示蹤粒子發(fā)生器，向模型槽內(nèi)發(fā)射示蹤粒子；開(kāi)啟激光器和同步器，同時(shí)啟動(dòng)加載裝置和數(shù)據(jù)采集模塊，記錄荷載、位移、溫度場(chǎng)和速度矢量場(chǎng)變化；

處理CCD圖像，獲得速度位移場(chǎng)，并與紅外熱像儀得出的溫度場(chǎng)耦合形成溫度矢量場(chǎng)。