本技術(shù)屬于巖土工程離心模擬試驗領(lǐng)域，具體涉及一種超重力場中強夯模擬試驗裝置。

背景技術(shù)：

1、強夯法，又稱動力固結(jié)法，是使用起重機械，將一定質(zhì)量的重錘從高空中放下使其自由落體，地基土受到強大的沖擊能夯擊，地基土的孔隙被壓縮，抗剪、壓縮特性和動力特性得到改善，建筑物的沉降和不均勻沉降得以控制。強夯法在工程中得到了廣泛的應(yīng)用，但強夯法的理論研究卻遠遠落后于工程實踐。其根本原因在于，現(xiàn)場原型試驗研究受限于地層和施工條件，相應(yīng)的研究成果適用性受限，室內(nèi)常規(guī)的1g試驗?zāi)Ｐ拖嗨菩噪y以滿足。

2、離心模擬試驗利用高速旋轉(zhuǎn)的離心機，對縮尺1/n的模型施加n倍的離心慣性力，在超重力場中真實地再現(xiàn)現(xiàn)場的應(yīng)力水平，并使模型和原型應(yīng)力、應(yīng)變相等，破壞機理相同。因此離心模擬試驗技術(shù)在巖土工程研究領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

3、超重力場中強夯模擬裝置需要實現(xiàn)夯錘的自由下落，夯點精確定位，夯錘的起吊與復(fù)夯，同時還需要通過夯錘質(zhì)量和夯擊高度的調(diào)節(jié)滿足不同工程對夯擊能量的要求?，F(xiàn)有的裝置無法同時滿足上述要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供了一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，可以在離心機中通過模型來進行超重力場的強夯模擬試驗。

2、為達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，包括箱體、三維定位系統(tǒng)、自動夯擊系統(tǒng)；

3、所述三維定位系統(tǒng)包括x向運動模塊、y向運動模塊、z向運動模塊，所述x向運動模塊安裝在所述箱體上，所述y向運動模塊安裝在所述x向運動模塊的移動端上，所述z向運動模塊安裝在所述y向運動模塊的移動端上；

4、所述自動夯擊系統(tǒng)包括變徑定位桿、脫卡接頭和夯擊錘，所述變徑定位桿豎向安裝在所述y向運動模塊的移動端上，所述脫卡接頭上下貫穿設(shè)有第一通孔，所述變徑定位桿穿插在所述第一通孔內(nèi)，所述z向運動模塊的移動端通過l型傳動桿與所述脫卡接頭固定；

5、所述脫卡接頭兩側(cè)側(cè)壁上均開設(shè)有內(nèi)嵌槽，所述內(nèi)嵌槽與所述第一通孔連通，所述內(nèi)嵌槽內(nèi)設(shè)有齒形卡扣、扭簧、滾輪、穿心軸，所述內(nèi)嵌槽兩側(cè)內(nèi)壁上均開設(shè)有水平的條形槽，所述穿心軸兩端分別插裝在兩側(cè)所述條形槽內(nèi)，所述滾輪、所述齒形卡扣、所述扭簧均可轉(zhuǎn)動套設(shè)在所述穿心軸外側(cè)，所述滾輪與所述變徑定位桿側(cè)壁滾動接觸，所述扭簧用于連接所述內(nèi)嵌槽內(nèi)壁和所述齒形卡扣，所述齒形卡扣遠離所述變徑定位桿一端凸出所述內(nèi)嵌槽，且凸出長度與所述條形槽的長度相等，所述齒形卡扣遠離所述變徑定位桿一端設(shè)有斜向下的斜面；

6、所述夯擊錘包括夯擊錘固定環(huán)、配重錘，所述夯擊錘固定環(huán)套設(shè)在所述脫卡接頭外側(cè)，所述夯擊錘固定環(huán)搭接在所述脫卡接頭兩側(cè)齒形卡扣的斜面上，所述配重錘通過連接桿與所述夯擊錘固定環(huán)固定連接，所述配重錘上下貫穿設(shè)有第二通孔，所述變徑定位桿穿插在所述第二通孔內(nèi)；

7、所述變徑定位桿包括上段、下段，所述上段直徑小于所述下段，所述上段與所述下段交接處通過斜面光滑連接，所述上段與所述下段的半徑差與所述條形槽的長度相等。

8、作為優(yōu)選的，所述變徑定位桿下段由若干個短桿螺紋連接組成。

9、作為優(yōu)選的，所述自動夯擊系統(tǒng)還包括圓環(huán)連接模塊，所述圓環(huán)連接模塊固定在所述脫卡接頭頂端，所述圓環(huán)連接模塊套設(shè)在所述變徑定位桿外側(cè)，所述z向運動模塊的移動端通過所述l型傳動桿與所述圓環(huán)連接模塊固定。

10、作為優(yōu)選的，所述x向運動模塊包括x向位移電機、x向傳動螺母、x向絲桿、x向滑軌、x向傳動滑塊，所述x向位移電機、所述x向滑軌均安裝在所述箱體上，所述x向絲桿可轉(zhuǎn)動安裝在所述箱體上，所述x向位移電機動力輸出端與所述x向絲桿同軸固定，所述x向傳動螺母與所述x向絲桿螺接，所述x向傳動滑塊與所述x向滑軌滑動配合，所述x向傳動螺母與所述x向傳動滑塊固定。

11、作為優(yōu)選的，所述x向運動模塊包括兩個所述x向滑軌、兩個所述x向傳動滑塊，兩個所述x向傳動滑塊分別與兩個所述x向滑軌滑動配合，兩個所述x向傳動滑塊通過連桿連接固定。

12、作為優(yōu)選的，所述y向運動模塊包括y向位移電機、y向傳動螺母、y向移動平臺、y向絲桿、y向滑軌，所述y向位移電機、所述y向滑軌均安裝在所述x向傳動滑塊上，所述y向絲桿可轉(zhuǎn)動安裝在所述x向傳動滑塊上，所述y向位移電機動力輸出端與所述y向絲桿同軸固定，所述y向傳動螺母與所述y向絲桿螺接，所述y向移動平臺與所述y向滑軌滑動配合，所述y向傳動螺母與所述y向移動平臺固定。

13、作為優(yōu)選的，所述y向運動模塊包括兩個所述y向滑軌、所述y向移動平臺同時與兩個所述y向滑軌滑動配合。

14、作為優(yōu)選的，所述z向運動模塊安裝在所述y向移動平臺上，所述z向運動模塊的移動端向下貫穿所述y向移動平臺。

15、作為優(yōu)選的，所述箱體一側(cè)側(cè)壁上設(shè)有透明玻璃。

16、作為優(yōu)選的，所述透明玻璃為有機玻璃。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為：

18、本實用新型提供的一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，可以在離心機中通過模型來進行超重力場的強夯模擬試驗，利用箱體上的三維定位系統(tǒng)精確調(diào)整夯擊錘的夯擊位置，通過自動夯擊系統(tǒng)實現(xiàn)夯擊錘的自動下落和提升，通過變徑定位桿和夯擊錘的模塊化組裝分別實現(xiàn)夯擊高度和夯擊錘質(zhì)量的調(diào)節(jié)，進而可以實現(xiàn)不同夯擊位置和夯擊能條件下強夯施工的自動模擬，大大提高了試驗效率，為實現(xiàn)地基處理工程項目效果驗證和優(yōu)化提供了可靠的途徑。

技術(shù)特征：

1.一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，其特征在于，包括箱體(1)、三維定位系統(tǒng)、自動夯擊系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，其特征在于，所述變徑定位桿(3-1)下段由若干個短桿螺紋連接組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，其特征在于，所述自動夯擊系統(tǒng)還包括圓環(huán)連接模塊(3-2-1)，所述圓環(huán)連接模塊(3-2-1)固定在所述脫卡接頭(3-2)頂端，所述圓環(huán)連接模塊(3-2-1)套設(shè)在所述變徑定位桿(3-1)外側(cè)，所述z向運動模塊(2-3)的移動端通過所述l型傳動桿(3-4)與所述圓環(huán)連接模塊(3-2-1)固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，其特征在于，所述x向運動模塊(2-1)包括x向位移電機(2-1-1)、x向傳動螺母(2-1-3)、x向絲桿(2-1-4)、x向滑軌(2-1-6)、x向傳動滑塊，所述x向位移電機(2-1-1)、所述x向滑軌(2-1-6)均安裝在所述箱體(1)上，所述x向絲桿(2-1-4)可轉(zhuǎn)動安裝在所述箱體(1)上，所述x向位移電機(2-1-1)動力輸出端與所述x向絲桿(2-1-4)同軸固定，所述x向傳動螺母(2-1-3)與所述x向絲桿(2-1-4)螺接，所述x向傳動滑塊與所述x向滑軌(2-1-6)滑動配合，所述x向傳動螺母(2-1-3)與所述x向傳動滑塊固定。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，其特征在于，所述x向運動模塊(2-1)包括兩個所述x向滑軌(2-1-6)、兩個所述x向傳動滑塊，兩個所述x向傳動滑塊分別與兩個所述x向滑軌(2-1-6)滑動配合，兩個所述x向傳動滑塊通過連桿連接固定。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，其特征在于，所述y向運動模塊(2-2)包括y向位移電機(2-2-1)、y向傳動螺母(2-2-2)、y向移動平臺(2-2-3)、y向絲桿(2-2-4)、y向滑軌(2-2-6)，所述y向位移電機(2-2-1)、所述y向滑軌(2-2-6)均安裝在所述x向傳動滑塊上，所述y向絲桿(2-2-4)可轉(zhuǎn)動安裝在所述x向傳動滑塊上，所述y向位移電機(2-2-1)動力輸出端與所述y向絲桿(2-2-4)同軸固定，所述y向傳動螺母(2-2-2)與所述y向絲桿(2-2-4)螺接，所述y向移動平臺(2-2-3)與所述y向滑軌(2-2-6)滑動配合，所述y向傳動螺母(2-2-2)與所述y向移動平臺(2-2-3)固定。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，其特征在于，所述y向運動模塊(2-2)包括兩個所述y向滑軌(2-2-6)、所述y向移動平臺(2-2-3)同時與兩個所述y向滑軌(2-2-6)滑動配合。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，其特征在于，所述z向運動模塊(2-3)安裝在所述y向移動平臺(2-2-3)上，所述z向運動模塊(2-3)的移動端向下貫穿所述y向移動平臺(2-2-3)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，其特征在于，所述箱體(1)一側(cè)側(cè)壁上設(shè)有透明玻璃(1-1)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，其特征在于，所述透明玻璃(1-1)為有機玻璃。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)屬于巖土工程離心模擬試驗領(lǐng)域，提供了一種超重力場中強夯模擬試驗裝置，包括箱體、三維定位系統(tǒng)、自動夯擊系統(tǒng)；所述三維定位系統(tǒng)包括X向運動模塊、Y向運動模塊、Z向運動模塊，所述X向運動模塊安裝在所述箱體上，所述Y向運動模塊安裝在所述X向運動模塊的移動端上，所述Z向運動模塊安裝在所述Y向運動模塊的移動端上。該裝置可以在離心機中通過模型來進行超重力場的強夯模擬試驗，利用箱體上的三維定位系統(tǒng)精確調(diào)整夯擊位置，通過自動夯擊系統(tǒng)實現(xiàn)夯擊錘的自動下落和提升，可以實現(xiàn)不同夯擊位置和夯擊能條件下強夯施工的自動模擬，大大提高了試驗效率，為實現(xiàn)地基處理工程項目效果驗證和優(yōu)化提供了可靠的途徑。

技術(shù)研發(fā)人員：胡波,王帥,唐柱閂,吳昊,李波,邱金偉,李從安,劉軍,孫慧,鄭鄖
受保護的技術(shù)使用者：長江水利委員會長江科學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：20240507
技術(shù)公布日：2025/1/6