一种多功能室内模型试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种多功能室内模型试验装置。

背景技术：
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目前在岩土工程及地下工程建设中，工程技术人员往往面临着大量的隧道建设和边坡治理的主要工作。随着我国隧道工程、岩土工程的规模越来越大，西部山区交通建设的进一步发展，复杂的地质条件和施工过程会诱使隧道与边坡产生变形、垮塌等病害。出现的此类工程问题越来越复杂，从而需要探讨的研究内容也日复增加，对于岩土工程建设的科研设计水平要求也越来越高；从室内模型试验装置方面来看，现有的试验设备已不能很好的满足工程实践的需要，少有试验装置能够在满足各个模型试验系统不同的模型尺寸要求下进行不同比尺的模型试验；同时缺少地下水模拟、坡顶荷载等其它条件对土坡稳定性的影响。因此，迫切需要研究一种应用广泛、性能优良、构造简单、经济实用的岩土工程试验设备，以满足对应于实际工程的室内模型试验系统的开展要求。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述存在的问题提供一种能够模拟不同边坡坡比、装置内土体上部加载、偏压作用下隧道开挖等各种工况或多种工况耦合的情况下开展对边坡系统、隧道系统、边坡和隧道联合作用下的室内模型试验，并可进行桩基础、基坑等室内模型试验的多功能室内模型试验装置。

为解决上述存在的问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种多功能室内模型试验装置，包括主体框架，所述主体框架包括两个侧面支架和长度可调横杆，所述长度可调横杆将两个侧面支架的两端连接形成一个整体，并且使得两个侧面支架之间的间距可调，所述侧面支架的端部立柱和底部横杆上分别设有立柱插槽和底部插槽，所述立柱插槽内插装有封闭主体框架四个侧面的挡板，所述底部插槽内插装有封闭主体框架底部的底板，四个挡板和底板合围形成土坡模型槽，并且都可拆卸，所述挡板包括设置侧面支架内侧的两个侧挡板和两个模型支挡板，两个所述侧挡板上在与边坡模型待开挖隧道位置对应处设置有与隧道大小相匹配的开口。由于挡板是插装在主体框架上的，因此可从主体框架上拆卸下来，这样方便更换和运输。

所述主体框架上还安装有反力架，所述反力架在主体框架的上开口上安装有千斤顶，所述千斤顶的活动端面向土坡模型，所述千斤顶与土坡模型之间设置有加载钢板。

所述主体框架安装在多根横梁构成的底座上，所述横梁上安装有三角支撑与侧面支架连接。

所述侧挡板为带刻度的透明材质构成，所述模型支挡板为透明材质构成。

所述长度可调横杆包括水平设置的固定杆和活动杆，两固定杆上沿固定杆方向设置一定长度的滑槽，所述活动杆上设有与滑槽相匹配的螺杆，所述活动杆通过螺杆安装在所述滑槽内，并且可通过旋装在螺杆上的螺帽锁定活动杆与固定杆的位置关系。

由于采用上述结构，本实用新型具有如下优点：

1、本装置构造简单，可通过长度可调横杆的伸缩来调整两个侧面支架的间距，从而调整模型槽的尺寸大小，能够在满足各个模型试验系统不同的模型槽尺寸要求下进行不同比尺的模型试验。有效控制了试验材料的浪费，同时，使得隧道模型试验的边界效应得到了基本的控制，满足了各类模型试验需要，提高了试验效率。

2、本装置具有一机多用功能，适用于模拟不同边坡坡比、装置内土体上部加载、偏压作用下隧道开挖等各种工况或多种工况耦合的情况下开展对边坡系统、隧道系统、边坡和隧道联合作用下的室内模型试验，并可进行桩基础、基坑等室内模型试验。

3、对土坡加载时，通过更换加载钢板的尺寸来匹配装置内填料土体的顶面大小对填料土体进行加压，更好地对实际工程中的地应力状况进行了模拟。

4、试验装置的侧挡板为带刻度的全透明有机玻璃板，在模型试验过程中可以进行实时观察监测，对试验进行多方面控制。

综上所述，本实用新型针对现有模型试验系统的不足，研制了一种多功能且尺寸可调整的试验装置；能够模拟不同边坡坡比、装置内土体上部加载、偏压作用下隧道开挖等各种工况或多种工况耦合的情况下开展对边坡系统、隧道系统、边坡和隧道联合作用下的室内模型试验，并可进行桩基础、基坑等室内模型试验，为具体建设工程提供有力的理论保障和支撑，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的结构装配示意图。

图3为本实用新型长度可调横杆的结构示意图。

图中：1、侧面支架；2、长度可调横杆；3、模型支挡板；4、横梁；5、三角支撑；6、底板；7、侧挡板；8、反力架；9、千斤顶；10、加载钢板；11、固定杆；12、活动杆；13、滑槽；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1至3所示，一种多功能室内模型试验装置，包括由多个角钢连接构成的主体框架，所述主体框架包括两个侧面支架1和长度可调横杆2，所述长度可调横杆2将两个侧面支架的两端连接形成一个整体，并且使得两个侧面支架1之间的间距可调，所述长度可调横杆2包括水平设置的固定杆11和活动杆12，两固定杆11上沿固定杆方向设置一定长度的滑槽13，所述活动杆12上设有与滑槽相匹配的螺杆，所述活动杆通过螺杆安装在所述滑槽内，并且可通过旋装在螺杆上的螺帽锁定活动杆与固定杆的位置关系。通过长度可调横杆的伸缩来调整两个侧面支架的间距，从而调整模型槽的尺寸大小，能够在满足各个模型试验系统不同的模型槽尺寸要求下进行不同比尺的模型试验，所述侧面支架1的端部立柱和底部横杆上分别设有立柱插槽和底部插槽，所述立柱插槽内插装有封闭主体框架四个侧面的挡板，所述底部插槽内插装有封闭主体框架底部的底板6，四个挡板和底板6合围形成土坡模型槽，并且都可拆卸，所述挡板包括设置在侧面支架1内侧的两个侧挡板7和设置在两端的模型支挡板3，所述侧挡板7为带刻度的有机玻璃板构成，所述模型支挡板为有机玻璃板制成，方便全方位观测装置内部状况，两个所述侧挡板7上在与边坡模型待开挖隧道位置对应处设置有与隧道大小相匹配的开口，所述底板为钢板制成。

所述主体框架上还安装有反力架8，反力架8的下端可以通过锚固螺栓固定于主体框架的下部，所述反力架8在主体框架的上开口上安装有千斤顶9，所述千斤顶9的活动端面向土坡模型，所述千斤顶9与边坡模型之间设置有加载钢板10，钢板10可根据模型槽填料顶面的大小更换尺寸。

所述主体框架安装在多根横梁4构成的底座上，所述横梁4上安装有三角支撑5与侧面支架1连接，这里横梁4由H型钢构成，三角支撑通过螺栓连接在横梁4上，这样三角支撑在主体框架扩大或缩小后可根据侧面支架1的位置移动到相应位置后再与横梁4连接。

具体操作过程如下：

1、在试验装置内将土体或填料磊成需要的形状，按照试验模拟要求进行操作。

2、将匹配填料土体顶面尺寸大小的钢板10放置在模型内试验土坡的上部，利用千斤顶9对土体进行加压来模拟上部荷载状况。

3、在需要模拟更为复杂的工况影响作用时，可利用上述设备进行相应工况的模拟，直至试验达到预期效果。

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所以的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。