[发明专利]一种实现多级多梯度加载的岩土模型试验系统

说明书

本发明涉及土木工程室内试验及测试技术，旨在提供一种实现多级多梯度加载的岩土模型试验系统。包括用于盛装岩土模型的模型箱、反力盖板、气囊单元和气压伺服控制系统；反力盖板用于封闭模型箱的顶部开口，其底面焊接有若干组纵横交错的钢质隔板以形成多个隔板分区，在每个隔板分区中容纳一个独立气囊，共同构成气囊单元；各独立气囊与单独的充气管连接，且分别接至气压伺服控制系统。本发明压力值调整灵活、快捷，并且能够准确控制荷载值，形成大面积的均布载荷。通过气压伺服控制系统独立控制各个气囊加载过程，形成多级多梯度加载，与已有的加载方式相比具有更广的适用性。有效避免了传统机械加载方式引起的试验系统动力特性的干扰问题。

技术领域

本发明属于土木工程室内试验及测试技术领域，具体涉及一种实现多级多梯度加载的岩土模型试验系统。

背景技术

室内模型试验是研究岩土工程在复杂荷载工况条件下受力、变形和稳定性的有力工具，也是认识岩土工程变形破坏机理、理解结构-地基相互作用机制的重要方法。通过岩土模型试验不仅能够对相关理论模型及数值模拟结果进行验证，而且可以克服现场原位试验难度大、成本高的不足，目前已成为岩土工程研究的重要手段。

岩土模型试验包括静力试验和动力试验。为了模拟一定土层厚度，现有的岩土模型试验方法一般采用加厚覆土或者通过机械、液压加载的方式来模拟获得反应现场实际情况的受力条件。其中，覆土加载方式受模型尺寸的限制，覆土厚度有限，对于隧道一类的埋深较深的试验对象，往往不能获得所需的上覆土压力。通过机械或液压加载方式能够提供较大上覆压力或者荷载，但是这样的加载方式往往为点荷载加载，较难实现大尺寸大面积的均匀加载与分级多梯度加载。此外，机械或液压加载方式在振动台动力试验中会增加额外的惯性力，对试验系统的动力特性造成影响。

为此，本发明提出了一种可实现多级多梯度加载的岩土模型试验系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种实现多级多梯度加载的岩土模型试验系统。

为了解决技术问题，本发明采取的技术方案是：

提供一种实现多级多梯度加载的岩土模型试验系统，包括用于盛装岩土模型的模型箱；还包括反力盖板、气囊单元和气压伺服控制系统；反力盖板用于封闭模型箱的顶部开口，设有多个贯通的充气管孔和传感器线孔，充气管孔用于穿过充气管，传感器线孔用于穿过连接传感器的线缆；在反力盖板的底面焊接有若干组纵横交错的钢质隔板以形成多个隔板分区，在每个隔板分区中容纳一个独立气囊，共同组成气囊单元；各独立气囊与单独的充气管连接，且分别接至气压伺服控制系统；气压伺服控制系统包括气压源、控制器和计算机，控制器通过充气管分别连接气压源和各独立气囊；控制器还通过电缆连接计算器，单独控制各独立气囊的充放气以实现加载和卸载模拟，并实时监控独立气囊的气压数据以保证加载准确性。

本发明中，反力盖板和模型箱顶部开口设有相互对应的法兰圈，两者通过夹具或穿过螺栓孔的螺栓组件实现固定。

本发明中，在其中一个法兰圈上设置定位板，另一个法兰圈的相应位置设置定位缺口。

本发明中，在模型箱侧面的底部设有排水孔。

本发明中，所述传感器是土压力传感器或孔压传感器。

本发明中，在模型箱的内部设置沿四周及底部设有内套的隔震层。

本发明中，所述隔震层为聚苯乙烯泡沫板。

本发明还在反力盖板上表面或模型箱外侧面分别设有由无缝方管加固焊接而成用于加固的加筋结构。

发明原理描述：