一种下沉式三维岩土工程地质模型试验系统及试验方法与流程

文档序号:19743253发布日期:2020-01-21 17:49阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种下沉式三维岩土工程地质模型试验系统,其特征是:包括顶端可开启闭合的透明模型箱(1)、荷载控制系统、数据采集系统(2)和下沉式试验平台(6)系统;所述透明模型箱(1)内设有岩土工程模型(3);所述下沉式试验平台(6)系统包括基坑(4)、预埋落实固定于基坑(4)内且与基坑(4)内壁贴靠的立柱(5)、与立柱(5)侧壁连接的试验平台(6)和安装与立柱(5)之间的楼梯(24),所述透明模型箱(1)安装于试验平台(6)顶面;所述立柱(5)侧壁对称设有电控滑轨(7),试验平台(6)的两端部与电控滑轨(7)固定连接;所述透明模型箱(1)顶端设有用于控制岩土工程模型(3)渗透压力的渗流控制系统,所述渗流控制系统包括水泵(8)、与水泵(8)连接的流量控制阀(9)和埋设于岩土工程模型(3)内的孔隙水压力传感器(10);

所述荷载控制系统包括加载框架(11)、竖直油缸(12)和水平油缸(13),所述加载框架(11)位于透明模型箱(1)正上方与基坑(4)锚固,所述油缸与加载框架(11)的横梁底端固定连接,所述竖直油缸(12)的底端与岩土模型连接;所述基坑(4)内壁设有锚板(14),所述水平油缸(13)安装于锚板(14)侧壁,且所述水平油缸(13)的端部与岩土模型连接;

所述数据采集系统(2)包括高清数码摄像仪(15)、高倍数体视显微设备(16)、动态应变数据采集设备(17)和电脑设备(18),所述电脑设备(18)分别与高清数码仪、高倍数体视显微设备(16)、动态应变数据采集设备(17)、电控滑轨(7)和孔隙水压力传感器(10)连接;

所述高清数码摄像仪(15)用于获取的试验过程中岩土工程模型(3)的整体图像信息,以观察岩土工程模型(3)的宏观变形及破坏现象;

所述高倍数体视显微设备(16)用于获取试验过程中岩土工程模型(3)的局部图像信息,以分析岩土工程模型(3)中岩土体的细观演化现象;

所述动态应变数据采集设备(17)用于获取岩土工程模型(3)中岩土体的应力变形等参数。

2.根据权利要求1所述的一种下沉式三维岩土工程地质模型试验系统,其特征是:所述透明模型箱(1)的板面均为钢化玻璃材质,所述透明模型箱(1)的侧板绘制有方格(19)。

3.根据权利要求1所述的一种下沉式三维岩土工程地质模型试验系统,其特征是:所述动态应变数据采集设备(17)包括动态应变数据采集仪(20)和与动态应变数据采集仪(20)的输入端连接的传感器(21),所述传感器(21)分布于岩土模型中。

4.根据权利要求1所述的一种下沉式三维岩土工程地质模型试验系统,其特征是:所述基坑(4)的长度为9m,宽度为6m,深度为5m;所述试验平台(6)与基坑(4)底面的距离大于2m,且所述试验平台(6)临边设有防护栏。

5.根据权利要求1所述的一种下沉式三维岩土工程地质模型试验系统,其特征是:所述透明模型箱(1)底端连接有排水管(22),所述排水管(22)连接有用于回收试验用水的集液箱(23)。

6.根据权利要求1所述的一种下沉式三维岩土工程地质模型试验系统,其特征是:所述电控滑轨(7)包括固定安装于立柱(5)侧壁的竖直导轨(25)、安装于立柱(5)底端侧壁与电脑设备(18)连接的伺服电机(26)、与伺服电机(26)输出端固定连接的第一转动滑轮(27)和靠近竖直导轨(25)顶端与立柱(5)侧壁固定连接的第二转动滑轮(28);所述第一转动滑轮(27)和第二转动滑轮(28)之间连接有钢绳(29);所述钢绳(29)侧壁固定连接有连接座(30),所述连接座(30)端部与试验平台(6)端部固定连接。

7.一种下沉式三维岩土工程地质模型试验方法,所述试验方法采用权利要求1-6中任一项所述的试验系统,其特征是:包括以下步骤:

1)根据材料相似原则,制备岩土体或现场取样备用;

2)将岩土体分层铺设于透明模型箱(1)内,以模拟实际的地质状态;

3)根据研究需要在岩土体内设置隧道、基坑或深基础等岩土工程模型(3),并关闭透明模型箱(1)顶端的顶板;

4)启动数据采集系统(2),对岩土工程模型(3)的整体图像信息、局部图像信息和应力应变等参数信息进行实时采集;

5)调节荷载控制系统增大荷载至模拟工况下的压力,并进行多方向的加载模拟试验;

6)观察试验全过程,通过透明模型箱(1)侧板上绘制的方格(19)观察透明模型箱(1)内岩土体变形发展情况;

7)试验数据分析,将高清数码摄像仪(15)获取的多方向荷载作用下的岩土工程模型(3)的整体图像信息、高倍数体视显微设备(16)获取的多方向荷载作用下的岩土工程模型(3)的局部图像信息和动态应变数据采集设备(17)获取的应力应变等参数传递至电脑设备(18),通过电脑设备(18)分析处理岩土工程模型(3)在多方向荷载作用过程下的应力、变形发展规律及破坏现象,得出岩土模型在多因素作用下的力学响应;

8)改变岩土体状态、荷载特征等进行其他工况的试验。

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