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    重庆时时彩帝豪国际: 一种岩土工程多功能试验系统.pdf

    关 键 词:
    一种 岩土 工程 多功能 试验 系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611144605.3

    申请日:

    2016.12.13

    公开号:

    CN106769404A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 著录事项变更IPC(主分类):G01N 3/02变更事项:发明人变更前:齐宏伟 刘海波 李可 张丽华 石祥峰 曹伟变更后:齐宏伟 刘海波 李可 张丽华 石祥锋 曹伟|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 3/02申请日:20161213|||公开
    IPC分类号: G01N3/02; G01N3/10 主分类号: G01N3/02
    申请人: 华北科技学院
    发明人: 齐宏伟; 刘海波; 李可; 张丽华; 石祥峰; 曹伟
    地址: 065201 河北省廊坊市河北廊坊三河燕郊开发区学院大街467号
    优先权:
    专利代理机构: 中原信达知识产权代理有限责任公司 11219 代理人: 张一军;姜劲
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611144605.3

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.07.04|||2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种岩土工程多功能试验系统,包括试验槽、水平加载系统以及竖向加载系统;其中,所述竖向加载系统安装于所述试验槽上方;所述水平加载系统安装于所述试验槽内。本发明的有益效果为:所述岩土工程多功能试验系统能够围合成多个试验空间,竖向空间可调范围较大、拓宽了岩土工程多功能试验系统的应用领域,且能够同时进行多项试验项目。

    权利要求书

    1.一种岩土工程多功能试验系统,其特征在于,包括试验槽(1)、水平加载系统(2)以及
    竖向加载系统(3);其中,
    所述水平加载系统(2)安装于所述试验槽(1)内;
    所述竖向加载系统(3)安装于所述试验槽(1)上方。
    2.根据权利要求1所述的岩土工程多功能试验系统,其特征在于,所述岩土工程多功能
    试验系统还包括至少一块可安装于所述试验槽(1)内的竖向分隔板(4)。
    3.根据权利要求1所述的岩土工程多功能试验系统,其特征在于,所述试验槽(1)为矩
    形槽,其包括两个长边墙(16)和两个短边墙;其中,
    所述两个短边墙分别为第一短边墙(12)和第二短边墙(13);
    所述试验槽(1)的两个长边墙(16)槽壁上靠近所述第一短边墙(12)的一端,对称设有
    多根用于安装竖向分隔板(4)的竖向槽钢(14)。
    4.根据权利要求3所述的岩土工程多功能试验系统,其特征在于,所述试验槽(1)的两
    个长边墙(16)槽壁顶部在靠近所述第二短边墙(13)的一端,对称设有两根钢轨(15)。
    5.根据权利要求4所述的岩土工程多功能试验系统,其特征在于,所述第二短边墙(13)
    上设有暗柱(131)。
    6.根据权利要求3所述的岩土工程多功能试验系统,其特征在于,所述试验槽(1)的槽
    顶部沿两个长边墙(16)对称设有两个纵向T型滑槽(11)。
    7.根据权利要求5所述的岩土工程多功能试验系统,其特征在于,所述水平加载系统
    (2)包括反力板(21)、第一油缸(22)及刚性推板(23);其中,
    所述反力板(21)固接于所述暗柱(131)上;
    所述第一油缸(22)一端与所述反力板(21)相连接,另一端与所述刚性推板(23)相连
    接;所述刚性推板(23)两端与所述钢轨(15)相对应的位置设有滚轴(233)。
    8.根据权利要求6所述的岩土工程多功能试验系统,其特征在于,所述竖向加载系统
    (3)包括反力框架及设于所述反力框架下方的第二油缸(33);其中,
    所述反力框架底部可置于所述纵向T型滑槽(11)内,使所述竖向加载系统(3)可沿所述
    纵向T型滑槽(11)移动。
    9.根据权利要求8所述的岩土工程多功能试验系统,其特征在于,所述反力框架包括横
    梁(31)和立柱(32),所述立柱(32)通过螺栓连接于所述横梁(31)两端。
    10.根据权利要求9所述的岩土工程多功能试验系统,其特征在于,所述立柱(32)内侧
    及所述横梁(31)两端均设有多个螺栓孔(321)。

    说明书

    一种岩土工程多功能试验系统

    技术领域

    本发明涉及岩土工程领域的试验研究系统技术领域,具体涉及一种岩土工程多功
    能试验系统。

    背景技术

    岩土工程多功能试验系统是应用于岩土工程、地下工程、矿业工程等领域的试验
    研究装置,为试验研究的基础设施和设备系统。

    岩土体是自然界的产物,其形成过程、物质成分以及工程特性是极为复杂的,并且
    随受力状态、应力历史,加载速率和排水条件等的不同而变得更加复杂。所以,在进行各类
    工程项目设计和施工之前,必须对工程项目所在场地的岩土体进行土工试验及原位测试,
    以充分了解和掌握岩土体的物理和力学性质,从而为场地岩土工程条件的正确评价提供必
    要的依据。土工试验是岩土工程规划设计的前期工作,也是地基与基础设计工作中不可缺
    少的中心环节。所有的工程建设项目,包括建筑、地下工程、高速公路、铁路、隧道等的建设,
    都与它们赖以存在的岩土体有着密切的关系,在很大程度上取决于岩土体能否提供足够的
    承载力,取决于工程结构不至于遭受超过允许的地基沉降和差异变形等,而地基承载力和
    地基变形计算中的参数又主要是由土工试验来确定的,因此,土工试验对于各类工程项目
    建设都是不可缺少的。

    岩土工程多功能试验系统是研究大型岩土工程问题的重要手段,在国内外已得到
    广泛应用,并在工程科研、设计及论证中发挥了重要作用。国际上如美国、英国、德国、意大
    利、日本、挪威等发达国家都先后开展了岩土工程多功能试验系统的试验研究工作,针对桩
    土共同作用、各种桩的受理机理、群桩效应、大型矿井顶板围岩稳定、大坝坝体与坝基的岩
    体稳定、大型洞室围岩稳定与支护等工程问题,进行了卓有成效的研究工作,并研制了相应
    的试验设备;国内如中国建筑科学研究院地基研究所、武汉岩土力学研究所、总参工程兵科
    研所、清华大学、北京科技大学、河海大学、石家庄铁道学院、北京建筑工程学院、同济大学、
    山东大学等单位,都先后开展了这方面的研究工作,研制了规模不等多功能试验系统。

    总结各种类型多功能试验系统的特点如下:

    1)试验系统主要由模型槽、加载系统组成。

    2)模型槽结构

    ①大中型模型槽一般采用钢筋混凝土结构、实体钢结构;小型槽一般为简易试坑、
    玻璃钢钢框架结构。

    ②模型槽一般采用地上和地下埋置两种形式。

    ③置于地上的大中模型槽,采用大型钢筋混凝土结构或纯钢结构,但是对结构刚
    度、强度要求较高,且不利于土工试验操作。

    ④各种规模形式的模型槽空间尺寸不等,平面尺寸在1.0m~5.0m之间,有效高度
    在0.4m~4.4m之间。

    ⑤模型槽平面尺寸有矩形和方形两种,围合成二维空间(如:1.4m×3m)或者三维
    空间(如:1.6m×1.3m;4.0m×5.0m等)

    ⑥模型槽多为单一模型槽,空间尺寸固定。

    ⑦个别大型模型槽通过安装固定隔板可分割为2个空间槽。

    ⑧山东大学张强勇等研制的盒式台架装置实现尺寸可调,台架全部为铸钢盒式构
    件组装。但耗资较大,试验空间尺寸调整需要重新组装台架。

    3)加载系统

    ①加载系统由反力框架和数据采集系统组成。

    ②反力框架有平面反力框架和空间结构反力框架两种形式,平面反力框架由两根
    立柱和一根横梁组成,大型空间反力框架由四根立柱、主梁、次梁组成。

    ③反力框架一般采用实体工字钢或钢板焊接,多为固定反力框架,横梁不能调整。

    ④有的大型反力框架立柱在一定高度范围布置了螺栓孔,但可调范围较小。

    ⑤为满足不同加载空间要求,有的大型试验槽安装了不同高度的两个反力框架,
    结构复杂。

    ⑥除自动控制的大型试验机以外,荷载施加多以竖向加载为主,主要施加力的方
    式为油缸单点施力,不能实现双点同时施力。

    发明内容

    为解决现有技术中的岩土工程多功能试验系统的试验槽空间不具有可调性,竖向
    空间可调范围较小,不能同时进行多项试验项目的缺陷,本发明提供一种岩土工程多功能
    试验系统,能够围合成多个试验空间,竖向空间可调范围较大、拓宽了岩土工程多功能试验
    系统的应用领域,且能够同时进行多项试验项目。

    为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:

    一种岩土工程多功能试验系统,包括试验槽、水平加载系统以及竖向加载系统;其
    中,

    所述水平加载系统安装于所述试验槽内;

    所述竖向加载系统安装于所述试验槽上方。

    优选的,所述岩土工程多功能试验系统还包括至少一块可安装于所述试验槽内的
    竖向分隔板。

    优选的,所述试验槽为矩形槽,其包括两个长边墙和两个短边墙;其中,所述两个
    短边墙分别为第一短边墙和第二短边墙;

    所述试验槽的两个长边墙槽壁上靠近所述第一短边墙的一端,对称设有多根用于
    安装竖向分隔板的竖向槽钢。

    优选的,所述试验槽的两个长边墙槽壁顶部在靠近所述第二短边墙的一端,对称
    设有两根钢轨。

    优选的,所述第二短边墙上设有暗柱。

    优选的,所述试验槽的槽顶部沿两个长边墙对称设有两个纵向T型滑槽。

    优选的,所述水平加载系统包括反力板、第一油缸及刚性推板;其中,

    所述反力板固接于所述暗柱上;

    所述第一油缸一端与所述反力板相连接,另一端与所述刚性推板相连接;所述刚
    性推板两端与所述钢轨相对应的位置设有滚轴。

    优选的,所述竖向加载系统包括反力框架及设于所述反力框架下方的第二油缸;
    其中,

    所述反力框架底部可置于所述纵向T型滑槽内,使所述竖向加载系统可沿所述纵
    向T型滑槽移动。

    优选的,所述反力框架包括横梁和立柱,所述立柱通过螺栓连接于所述横梁两端。

    优选的,所述立柱内侧及所述横梁两端均设有多个螺栓孔。

    本发明的有益效果为:

    试验槽:

    ①试验槽可围合成多个试验空间。根据试验要求设计不同的试验空间,可形成多
    组功能方案。

    ②根据不同的试验研究目标,通过不同组合形成试验所需二维和三维试验空间。

    ③实现试验槽的试验空间可调性,为各种规模形式的试验研究提供灵活的操作空
    间,扩宽了岩土工程多功能试验系统的应用领域。

    ④竖向空间可调范围大。

    竖向加载系统:

    ①竖向加载系统可沿试验槽长边墙顶部设计的纵向T型滑槽移动,也可实现在任
    意位置的固定。

    ②竖向加载系统上部横梁可沿立柱竖向调节至任意位置,即可实现竖向试验空间
    的调整。

    ③竖向加载系统可实现力的单点施加和双点同时施加。

    水平加载系统:

    ①第一油缸可沿反力板和刚性推板上下移动,可根据不同试验要求,在任意位置
    提供水平推力或回撤第一油缸。

    ②能够同时实现水平加载和卸载。

    附图说明

    图1至图2为本发明实施例的岩土工程多功能试验系统的结构示意图;

    图3为本发明实施例的刚性推板的结构简图(滚轴未示出);

    图4为本发明实施例的岩土工程多功能试验系统的纵向剖视的结构简图(横梁固
    接于立柱最上方);

    图5为本发明实施例的岩土工程多功能试验系统的纵向剖视的结构简图(横梁固
    接于立柱最下方);

    图6为本发明实施例的竖向分隔板的结构示意图;

    图7至图12为本发明实施例的多种试验组合方案的试验槽、竖向分隔板及刚性推
    板的俯视图的结构简图(钢轨未示出)。

    图中,

    1-试验槽;11-纵向T型滑槽;12-第一短边墙;13-第二短边墙;131-暗柱;14-竖向
    槽钢;15-钢轨;16-长边墙;2-水平加载系统;21-反力板;211-第一竖向T型滑槽;22-第一油
    缸;23-刚性推板;231-第二竖向T型滑槽;232-吊钩;233-滚轴;3-竖向加载系统;31-横梁;
    32-立柱;321-螺栓孔;33-第二油缸;4-竖向分隔板;41-挡板;411-格构式钢骨架;412-第一
    围护板;4121-透水孔;413-第二围护板。

    具体实施方式

    下面结合附图对本发明的结构进行详细解释说明。

    如图1至图3所示,本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,包括试验
    槽1、竖向加载系统3、水平加载系统2、多块竖向分隔板4及自动加载控制系统;其中,所述竖
    向加载系统3安装于所述试验槽1上方;所述水平加载系统2及所述竖向分隔板4均安装于所
    述试验槽1内。所述自动加载控制系统通过电线与所述水平加载系统2和所述竖向加载系统
    3相连接。

    本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,所述试验槽1为置于地面以
    下的钢筋混凝土结构槽。所述试验槽1为矩形槽,其包括两个长边墙16和两个短边墙;其中,
    所述两个短边墙分别为第一短边墙12和第二短边墙13。所述试验槽1的两个长边墙16槽壁
    上靠近所述第一短边墙12的一端,对称预埋有多根用于安装竖向分隔板4的竖向槽钢14,所
    述竖向槽钢14形成了用于安装所述竖向分隔板4的卡槽。所述试验槽1的槽顶部沿两个长边
    墙16对称预埋有两个纵向T型滑槽11。

    所述试验槽1的两个长边墙16槽壁顶部在靠近所述第二短边墙13的一端,对称预
    埋有两根钢轨15。所述第二短边墙13槽壁上设有暗柱131,作为所述水平加载系统2的反力
    墙。

    本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,所述水平加载系统2包括固
    接于所述反力墙上的反力板21、第一油缸22及刚性推板23;

    所述反力板21上开设有第一竖向T型滑槽211,所述刚性推板23上与所述第一竖向
    T型滑槽211相对应的位置开设有第二竖向T型滑槽231。所述第一油缸22一端置于所述第一
    竖向T型滑槽211内,另一端置于所述第二竖向T型滑槽231内,使所述第一油缸22可沿所述
    第一竖向T型滑槽211和第二竖向T型滑槽231上下移动。在进行试验时,可根据不同试验要
    求,在任意位置提供水平推力或回撤所述第一油缸22。力的作用点位置根据试验槽1内土体
    高度计算,可得最佳施力点位置。

    本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,所述刚性推板23顶部设有吊
    钩232。所述刚性推板23两端与所述钢轨15相对应的位置设有滚轴233,使所述刚性推板23
    可以沿着所述试验槽1的钢轨15移动。所述刚性推板23上设有固定卡件,可在任意位置固定
    所述刚性推板23。

    本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,所述水平加载系统2能够同
    时实现水平加载和卸载:水平加载用于模拟挤土效应试验,水平卸载用于模拟滑坡效应试
    验。

    本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,所述竖向加载系统3包括反
    力框架及设于所述反力框架下方的第二油缸33;其中,所述反力框架底部可置于所述纵向T
    型滑槽11内,使所述竖向加载系统3可沿所述纵向T型滑槽11移动,并可实现在任意位置的
    固定。所述反力框架包括横梁31和立柱32,所述立柱32通过螺栓连接于所述横梁31两端。所
    述立柱32内侧及所述横梁31两端均设有多个螺栓孔321。所述立柱32设计隔一定间距布置
    螺栓孔321,通过将横梁31安装于不同的螺栓孔321,使所述横梁31可沿所述立柱32竖向调
    节至任意位置,即可实现竖向空间的调整。

    本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,所述竖向加载系统3和所述
    水平加载系统2均可分别实现力的单点施加和双点同时施加,此技术通过所述自动加载控
    制系统即可实现。

    本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,所述试验槽1试验空间可调
    性表现在能够同时调整竖向试验空间和水平试验空间。通过将所述竖向分隔板4布置在不
    同位置,即可围合成不同的水平试验空间;通过调整反力框架的横梁31的位置,即可形成不
    同的竖向试验空间。

    如图4至图5所示,本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,所述试验
    槽1的竖向空间可调范围大:

    竖向试验空间=试验槽1高度尺寸+反力框架高度-第二油缸33高度。

    所述试验槽1竖向试验空间范围为1.35m-2.6m。为实现各种规模形式的岩土工程
    试验研究提供灵活的操作空间。较小试验空间用于普通岩土试验研究,中等高度空间用于
    地下工程和复合地基试验研究,较大高度试验空间用于地下工程施工、煤层开采对地表建
    筑的影响以及地基基础与上部结构共同作用等领域的研究。

    如图6所示,本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,所述每块竖向分
    隔板4包括四块挡板41;其中,

    所述挡板41包括格构式钢骨架411和第一围护板412,所述第一围护板412固接于
    所述格构式钢骨架411一侧。所述第一围护板412下部开设有多个透水孔4121;所述第一围
    护板412外与所述透水孔4121相对应的位置安装有第二围护板413,且所述第一围护板412
    与所述第二围护板413通过螺栓连接。所述第一围护板412和所述第二围护板413均为有机
    玻璃板。当进行不需要排水的试验时,将所述第二围护板413安装于所述第一围护板412外
    即可;当土体固结需要排水时,将所述第二围护板413拆卸下来,使水从所述透水孔4121排
    出即可。安装与拆卸封闭的第二围护板413非常简便。

    本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,所述自动加载控制系统为四
    通道自动加载控制系统,所述四通道自动加载控制系统通过电线与所述第一油缸22和第二
    油缸33相连接。在本实施例中,所述第一油缸22和第二油缸33均为两个,所以优选所述自动
    加载控制系统为四通道自动加载控制系统,用于竖向和水平向加载控制,其可独立控制输
    出四路相同或不同压力分别控制两个第一油缸22和两个第二油缸33,且刚性推板23刚度足
    够大,能够保证水平力的均匀施加。

    如图7至图12所示,本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,所述试验
    槽1可围合成多个试验空间,根据试验要求设计不同的试验空间,可形成6组功能方案。

    由于在一个试验槽1中形成多个试验空间,实现了岩土工程多功能试验系统的高
    效利用,可同时进行2-3项试验项目,大大节约岩土工程试验项目周期。

    根据不同的试验研究目标,通过不同组合形成试验所需二维和三维试验空间。二
    维试验空间指试验空间平面尺寸:长/宽≥2,三维试验空间指试验空间平面尺寸:长/宽<2。
    如7至图12所示的6组功能方案中,槽a、槽h形成二维试验空间,槽b-g形成三维试验空间(图
    7至图12中,a、b、c、d、e、f、g、h分别代表槽a、槽b、槽c、槽d、槽e、槽f、槽g、槽h)。

    本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验系统,能够实现所述试验槽1的试
    验空间可调性,为各种规模形式的试验研究提供灵活的操作空间,扩宽试验系统的应用领
    域。

    以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明实质内容
    上所作的任何修改、等同替换和简单改进等,均应包含在本发明的?;し段е?。

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