一种侧壁摩阻力小的模型试验箱的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种侧壁摩阻力小的模型试验箱，包括刚性的侧壁（1）和底板（6），其特征在于：所述的侧壁(1)的内壁上垂向设置多块刚性滑动板(2)，刚性滑动板(2)之间以及最下面的刚性滑动板(2)与底板（6）之间均垫有柔性垫层(5)；所述的刚性滑动板(2)朝向侧壁(1)的外壁上固定有两个以上的横向的滚柱架(4)，滚柱架(4)上放置滚柱(3)。该种模型试验箱的侧壁摩阻力小，试验时对土体在试验中承受垂向荷载时的垂向变形的阻碍小，对荷载在模型中的传递特性影响小，使试验结果更准确、可靠；且其结构简单。
【专利说明】一种侧壁摩阻力小的模型试验箱
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及土工模型实验【技术领域】，具体涉及土工模型实验用的一种侧壁摩阻力小的模型试验箱。
【背景技术】
[0002]在岩土工程领域，对实际工程结构状况进行考察的常用手段有原型观测、数值方法和模型试验。原型观测是研究结构物性状的最直接、结果最有说服力的方法，但是原型试验步骤繁杂，耗资巨大，仅应用于较少的工程实践中。数值方法是一种从实际研究对象抽象出数值模型的方法，其花费较少且便利，但数值模型的精度主要依赖于输入参数及本构关系的准确性，而输入参数及本构关系的获得通常采用室内土工试验的方法，一方面室内土工试验对取样及试样的尺寸有很大限制，另一方面岩土体的本构关系极为复杂，目前只能得到一般规律，这就造成数值计算的结果与实际之间存在差异。模型试验是指按一定的几何、物理相似准则用模型代替原型进行测试研究的方法。模型试验因其参数选择具有灵活性，试验条件具有可控性，能准确掌握工程结构的基本特性，与原型试验相比，模型试验节省人力、资金和时间，故其广泛应用于各种工程问题的试验测试。
[0003]进行土工模型试验，首先要制作试验模型。在模型制作时一般根据真实情况以及几何、物理相似准则设计模型尺寸并对模型边界进行处理。一般条件下模型试验多采用刚性模型箱进行边界约束。在试验施加垂向荷载时，模型箱侧壁处会产生阻碍土体垂向变形的摩擦力(摩阻力)，影响荷载在模型中的垂向传递特性，改变荷载的分布规律。尤其在荷载较小时或模型柔性土体与刚性侧壁接触面较大条件下，对试验结果的干扰更加严重。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种侧壁摩阻力小的模型试验箱，该种模型试验箱的侧壁摩阻力小，试验时对土体在试验中承受垂向荷载时的垂向变形的阻碍小，对荷载在模型中的传递特性影响小，使试验结果更准确、可靠；且其结构简单。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种侧壁摩阻力小的模型试验箱，包括刚性的侧壁和底板，其特征在于:所述的侧壁的内壁上垂向设置多块刚性滑动板，刚性滑动板之间以及最下面的刚性滑动板与底板之间均垫有柔性垫层；所述的刚性滑动板朝向侧壁的外壁上固定有横向的滚柱架，滚柱架上放置有滚柱。
[0006]本实用新型的工作过程和原理是:
[0007]未使用时，刚性滑动板、柔性垫层和滚柱可以与模型试验箱的侧壁分离。
[0008]使用时，先将一柔性垫层置于侧壁底部、再放置一块刚性滑动板、并在其滚柱架上放置滚柱；然后填筑土体，当土体填至与刚性滑动板齐平时，再放置柔性垫层、刚性滑动板及其滚柱，再填筑土体。如此反复,直至土体填至试验所需高度，即可开始加载试验。
[0009]试验过程中土体承受向下的荷载会产生一定量的向下变形；因土体与刚性滑动板紧密接触，二者间的摩擦作用，会带动滑动板一起下移；而刚性滑动板与侧壁之间设置有可滚动的滚柱，二者间摩擦力很小，刚性滑动板能自由向下移动；同时，由于滑动板间及滑动板与底板间设置有柔性垫层，各刚性滑动板也有足够的下移空间；使得土体在试验中承受垂向荷载产生垂向变形时，受到的阻碍小，对荷载在模型中的传递特性影响小。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0011]刚性滑动板与模型箱侧壁之间的滚柱，使刚性滑动板与刚性侧壁之间发生相对位移时只存在微小的滚动摩擦作用；滑动板上下之间以及滑动板与刚性底部之间的柔性垫层，又使各刚性滑动板有足够的下移空间；使得试验时，对土体在试验中承受垂向荷载时的垂向变形的阻碍小，对荷载在模型中的传递特性影响小，即其侧壁摩阻力小，使得试验结果更准确、可靠。
[0012]上述的多块刚性滑动板和柔性垫层的总高度与侧壁的高度相等。
[0013]这样，刚性滑动板和柔性垫层全部使用时，其可填筑土体高度与模型箱的高度一致，可做全箱土体的模型试验。
[0014]上述的柔性垫层的厚度不大于刚性滑动板高度的十分之一。
[0015]这样，既使结构有足够的刚度，保持稳定，又使滑动板有足够的容许位移量。
[0016]上述的滚柱架的横向长度大于滚柱的半径、小于滚柱的直径。
[0017]这样，既使滚柱架不与模型箱刚性侧壁接触，保证滚柱的正常滚动和滑动板的正常移动，可有效减小侧壁摩阻力，同时，滚柱架又能有效支撑住滚柱。
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型实施例的剖视结构示意图。图1中标号7为填筑的土体。
【具体实施方式】
[0020]实施例
[0021]图1示出，本使用新型的一种【具体实施方式】，一种侧壁摩阻力小的模型试验箱，包括刚性的侧壁I和底板6，其特征在于:所述的侧壁I的内壁上垂向设置多块刚性滑动板2，刚性滑动板2之间以及最下面的刚性滑动板2与底板6之间均垫有柔性垫层5 ;所述的刚性滑动板2朝向侧壁I的外壁上固定有两个以上的横向的滚柱架4，滚柱架4上放置滚柱3。
[0022]本例的多块刚性滑动板2和柔性垫层5的总高度与侧壁I的高度相等。
[0023]本例的柔性垫层5的厚度不大于刚性滑动板2高度的十分之一。
[0024]本例的滚柱架4的横向长度大于滚柱3的半径、小于滚柱3的直径。
【权利要求】
1.一种侧壁摩阻力小的模型试验箱，包括刚性的侧壁(I)和底板(6)，其特征在于:所述的侧壁(I)的内壁上垂向设置多块刚性滑动板(2)，刚性滑动板(2)之间以及最下面的刚性滑动板(2)与底板(6)之间均垫有柔性垫层(5);所述的刚性滑动板(2)朝向侧壁(I)的外壁上固定有两个以上的横向的滚柱架(4)，滚柱架(4)上放置滚柱(3)。
2.根据权利要求1所述的一种侧壁摩阻力小的模型试验箱，其特征在于:所述的多块刚性滑动板(2)和柔性垫层(5)的总高度与侧壁(I)的高度相等。
3.根据权利要求1所述的一种侧壁摩阻力小的模型试验箱，其特征在于:所述的柔性垫层(5)的厚度不大于刚性滑动板(2)高度的十分之一。
4.根据权利要求1所述的一种侧壁摩阻力小的模型试验箱，其特征在于:所述的滚柱架⑷的横向长度大于滚柱⑶的半径、小于滚柱⑶的直径。
【文档编号】G01N33/24GK203772856SQ201420147872
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】薛猛, 张良, 罗强, 蒋良潍, 张玉广, 刘孟适, 黄强, 张正, 石晓旺, 肖金东 申请人:西南交通大学