[发明专利]一种基于智能化抚平加压骨料的岩土测量与教学装置

权利要求书

1.一种基于智能化抚平加压骨料的岩土测量与教学装置，其特征在于：包括模型支架(1)和设置在其上方的支撑杆(2)，在所述支撑杆(2)上活动连接有3个液压支柱(3)，所述液压支柱(3)能够沿所述支撑杆(2)在左右方向上自由滑动，在中间的所述液压支柱(3)的下端连接有抚平装置(4)，两侧的所述液压支柱(3)的下端连接有压实板(5)，所述抚平装置(4)通过旋转轴(6)固定在所述液压支柱(3)的下端，所述抚平装置(4)包括旋转杆(16)和固定在其下端的抚平轮(17)，所述抚平轮(17)由多个弧形的钢制杆体构成，所述旋转轴(6)包括从上至下依次连接的第一支柱卡槽(7)、旋转电机(8)和从动轴(9)，所述旋转轴(6)还包括传动杆(10)，所述传动杆(10)的上端设置在所述旋转电机(8)的中部，下端设置在所述从动轴(9)的底部。

2.根据权利要求1所述的基于智能化抚平加压骨料的岩土测量与教学装置，其特征在于：在所述模型支架(1)的两侧分别设置有一个固定支柱(11)，在所述固定支柱(11)上设置有升降装置(12)，所述支撑杆(2)的两端分别固定在两个所述升降装置(12)上。

3.根据权利要求2所述的基于智能化抚平加压骨料的岩土测量与教学装置，其特征在于：所述第一支柱卡槽(7)固定在位于中间的所述液压支柱(3)的下端，所述从动轴(9)的下部和所述旋转杆(16)的上部设置有相互配合的螺纹结构，所述弧形的钢制杆体的数量为4个，所述抚平轮(17)能够顺时针和逆时针旋转。

4.根据权利要求3所述的基于智能化抚平加压骨料的岩土测量与教学装置，其特征在于：所述压实板(5)为圆形，在所述压实板(5)的上部设置有第二支柱卡槽(13)，固定在位于两侧的所述液压支柱(3)的下端。

5.根据权利要求4所述的基于智能化抚平加压骨料的岩土测量与教学装置，其特征在于：所述固定支柱(11)与所述模型支架(1)之间的距离为2000mm，所述第一支柱卡槽(7)的内径为60mm，外径为80mm，高度为50mm，所述旋转电机(8)的直径为80mm，高度为50mm，所述传动杆(10)的直径为15mm，长度为150mm，所述从动轴(9)的直径为50mm，高度为50mm。

6.根据权利要求5所述的基于智能化抚平加压骨料的岩土测量与教学装置，其特征在于：所述抚平轮(17)旋转形成的圆的直径为1800mm，所述旋转杆(16)为中空结构，长度为400-600mm，内径为50mm；所述第二支柱卡槽(13)的内径为60mm，所述压实板(5)的直径和厚度分别为1700mm和8mm，材质为铁。

7.采用权利要求6所述的基于智能化抚平加压骨料的岩土测量与教学装置进行三维相似模拟装置中的骨料铺设的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、根据模型要求和相似比，确定每一层需要铺设的骨料的模拟厚度，进而确定所述升降装置(12)的高度和所述液压支柱(3)长度之间的关系，保证所述抚平轮(17)与所述模型支架(1)顶部之间的距离为：模拟岩层厚度/k，k为压实度，为94％；

步骤二、根据需求的模拟岩层厚度，确定每一分层的骨料量，按照20％的富余系数准备原材料；

步骤三、架设模型，固定所述升降装置(12)和中间的所述液压支柱(3)的高度，保证所述抚平轮(17)和所述模型支架(1)底板距离为：第一模拟分层的高度/k，倒入搅拌机搅拌好的所述第一模拟分层的骨料，启动抚平轮(17)，使其顺时针旋转，并在所述模型支架(1)内来回移动1个回合，保证骨料基本铺设平实，再逆时针旋转所述抚平轮(17)，在所述模型支架(1)内来回移动1个回合，保证多余骨料排除到整个所述模型支架(1)的周围，人工清理一下；

步骤四、升起中间的所述液压支柱(3)，两侧的所述液压支柱(3)移到所述模型支架(1)内，压实到所述第一模拟分层的骨料上，压实压力为2000KN，压完之后升起，往前移动800mm，继续压实，直到两个均压到中间位置为止，升起两个所述液压支柱(3)并移出所述模型支架(1)以外；

步骤五、倒入第二层模拟岩层的骨料，重复步骤三和步骤四中的铺设过程；

步骤六、铺设完最后一层后，去掉三个所述液压支柱(3)上的所述压实板(5)和所述抚平装置(4)，在所述模型支架(1)上方铺设若干铁块(14)，在其上方再铺设一块铁板(15)，所述铁板(15)的长度、宽度和厚度分别为5500mm、1900mm和10mm，三个所述液压支柱(3)均匀压在所述铁板(15)上，实现了上覆岩层的压力替换。