[發明專利]一種土工離心模型試驗用路堤分層填筑裝置

有效

• 申請號: 202110866538.0
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113588921B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 羅強;劉宏揚;王騰飛;薛元;張良;蔣良濰;張東卿;李品鋒;王威龍;黃豫
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N1/28;G01N1/36;E01C3/00;E02D17/18
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 何凡

本發明公開了一種土工離心模型試驗用路堤分層填筑裝置，包括：模型箱，以及分別設置在模型箱上的泄砂推拉機構和儲砂組件；泄砂推拉機構包括設置在模型箱上的支撐架、設置在支撐架上的推動件、以及與推動件輸出端連接的泄砂滑板，泄砂滑板的底部懸吊設置有導流板，導流板遠離泄砂滑板的端部呈彎折狀，泄砂滑板上設置有滑板泄砂孔；儲砂組件包括儲砂箱和承砂底板，儲砂箱設置在模型箱的頂部，承砂底板設置在儲砂箱內側底部并與儲砂箱的側壁抵接，承砂底板上設置有與滑板泄砂孔相匹配的底板泄砂孔。通過設置導流板，有效減弱了離心機旋轉過程中科里奧利加速度的影響，實現了離心模型試驗中路堤分層填筑良好模擬，提高了試驗的精準度。

技術領域

本發明涉及土工離心模型試驗技術領域，具體涉及一種土工離心模型試驗用路堤分層填筑裝置。

背景技術

土工離心模型試驗結合了原型試驗和小模型試驗的優勢，通過高速旋轉的離心機補償了模型尺寸縮小而導致的土體自重應力損失，而且試驗可重復性高、耗時短、成本低，在巖土工程試驗技術領域已得到了廣泛應用。

對于鐵路、公路工程中路堤荷載作用下的地基變形與穩定性等問題，土工離心模型試驗技術是目前最為可靠，快速的試驗方法。但在離心環境下對鐵路、公路路堤施工期的填筑模擬，傳統試驗方法有明顯的缺陷。無論是在停機狀態下一次性將模型路堤填筑完成，然后采用分級增大離心加速度的方法模擬路堤分層填筑過程，還是采取中途多次停機、分層填筑模型路堤的方法，均不能合理地反映路堤填筑過程中模型應力狀態的變化。

另一類模擬技術是在離心機運轉過程中通過控制模型箱頂部的空中泄砂設備，使砂料以一定方式降落在地基面后分層形成路堤，如滑板式、滾筒泄砂式、機械手填筑式裝置等。但因超重力環境下的路堤填筑模擬技術復雜，對機電設備性能要求較高等問題，這類空中泄砂模擬設備并未在巖土工程離心模擬測試技術領域得到推廣應用，主要存在以下問題：在離心環境下，砂箱內的砂料在降落過程中其軌跡將不可避免的受到科里奧利加速度的影響發生偏轉，較難在分層填筑過程中形成所設計的模型路堤幾何形狀；對于滑板式泄砂裝置，超重力場下泄砂滑板自身撓度較大，與上層承砂底板形成較大間隙，砂料進入間隙，可能會使砂料從滑板泄砂孔自動下泄或是產生阻力影響下層泄砂滑板滑動；對于上層主要起承重作用的承砂底板，由于上覆砂料的壓力和自重而產生較大變形，會擠壓下層泄砂滑板，使二者之間產生較大擠壓力而阻礙泄砂滑板滑動。

發明內容

本發明的目的在于提供一種土工離心模型試驗用路堤分層填筑裝置，以解決現有砂箱內的砂料在降落過程中其軌跡會受到科里奧利加速度的影響發生偏轉從而影響試驗精準度的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種土工離心模型試驗用路堤分層填筑裝置，包括：模型箱，以及分別設置在模型箱上的泄砂推拉機構和儲砂組件；

泄砂推拉機構包括設置在模型箱上的支撐架、設置在支撐架上的推動件、以及與推動件輸出端連接的泄砂滑板，泄砂滑板的底部懸吊設置有導流板，導流板遠離泄砂滑板的端部呈彎折狀，泄砂滑板上設置有滑板泄砂孔；

儲砂組件包括儲砂箱和承砂底板，儲砂箱為上下開口的箱體結構，儲砂箱設置在模型箱的頂部，承砂底板設置在儲砂箱內側底部并與儲砂箱的側壁抵接，承砂底板上設置有與滑板泄砂孔相匹配的底板泄砂孔。

采用上述技術方案的有益效果為：承砂底板上設置有底板泄砂孔，泄砂滑板上設置有滑板泄砂孔，且底板泄砂孔的位置與滑板泄砂孔的位置相匹配，啟動推動件，推動件驅使泄砂滑板移動，從而使泄砂滑板將底板泄砂孔封堵，此時在儲砂組件內放置按照標定比例裝填路堤的砂料，將裝置放置在離心機上，通過推動件控制泄砂滑板做往復運動，從而使底板泄砂孔開啟和封閉，砂料經底板泄砂孔和滑板泄砂孔，沿導流板落入到地基模型的表面，堆積形成路堤。在離心機運轉過程中模擬路堤填筑過程時，砂料下落會受科里奧利加速度的影響，其運動軌跡將會偏轉一定的角度，通過設置導流板，導流板遠離泄砂滑板的端部呈彎折狀，能有效調整砂料的運動軌跡，從而使試驗更精準。