一種基于電機(jī)驅(qū)動漏砂法的沉降試驗?zāi)Ｐ图捌湓囼灧椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種沉降試驗?zāi)Ｐ图捌湓囼灧椒?，更具體的說，尤其涉及一種基于電機(jī)驅(qū)動漏砂法的沉降試驗?zāi)Ｐ图捌湓囼灧椒ā?br>【背景技術(shù)】
[0002]在巖溶、采空區(qū)、軟土、濕陷性黃土等不良地基上修建構(gòu)造物(鐵路、公路、水壩、房屋等)，受外部荷載作用、大氣、溫度、地下水等多重因素影響，極易出現(xiàn)地基沉降的病害，對地基沉降的研究目前主要通過理論計算與數(shù)值仿真，模型試驗方法可實現(xiàn)模擬對象變形的可監(jiān)測、多條件控制、可重復(fù)，是研究工程結(jié)構(gòu)受力變形的常用手段，其中，地基模型是現(xiàn)場地基等比例縮小，通過對地基模型及上部工程結(jié)構(gòu)的受力變形測試，可用于估算分析真實工程結(jié)構(gòu)的各項性能指標(biāo)，目前已有的地基模型無法模擬深層地基土的下陷，因此難以獲取地基土沉陷引起的上部結(jié)構(gòu)受力變形規(guī)律。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問題的缺點，提供了一種基于電機(jī)驅(qū)動漏砂法的沉降試驗?zāi)Ｐ图捌湓囼灧椒ā?br>[0004]本發(fā)明的基于電機(jī)驅(qū)動漏砂法的沉降試驗?zāi)Ｐ?，包括上端開口的模型箱，模型箱的內(nèi)部為設(shè)置地基層的空腔，地基層的上方用于設(shè)置待試驗的工程結(jié)構(gòu)層;其特別之處在于:所述模型箱內(nèi)部空腔的底部設(shè)置有至少一個外套管，外套管的兩端開口并貫穿出模型箱，外套管中設(shè)置有可進(jìn)行自由轉(zhuǎn)動的取砂管，外套管上開設(shè)有若干外漏砂孔，取砂管上設(shè)置有與外漏砂孔相配合的內(nèi)漏砂孔，取砂管中的砂土通過推砂桿排出；地基層和/或工程結(jié)構(gòu)層中設(shè)置有獲取檢測數(shù)據(jù)的測量傳感器。
[0005]本發(fā)明的基于電機(jī)驅(qū)動漏砂法的沉降試驗?zāi)Ｐ?，所述模型箱的一個側(cè)面為便于觀察空腔中狀況的透明玻璃門，透明玻璃門的兩側(cè)設(shè)置有固定于模型箱上的固定框架，固定框架上設(shè)置有便于玻璃門插入和取出的導(dǎo)向槽。
[0006]本發(fā)明的基于電機(jī)驅(qū)動漏砂法的沉降試驗?zāi)Ｐ?，包括漏砂自動控制裝置，漏砂自動控制裝置由驅(qū)動電機(jī)、傳動軸和主動齒輪組成，主動齒輪固定于傳動軸上，驅(qū)動電機(jī)用于驅(qū)使傳動軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，取砂管上設(shè)置有與主動齒輪相嚙合的被動齒輪。
[0007]本發(fā)明的基于電機(jī)驅(qū)動漏砂法的沉降試驗?zāi)Ｐ停鐾该鞑ＡчT上標(biāo)記有刻度線。
[0008]本發(fā)明的基于電機(jī)驅(qū)動漏砂法的沉降試驗?zāi)Ｐ停龅臏y量傳感器包括應(yīng)變傳感器、應(yīng)力傳感器和位移傳感器。
[0009]本發(fā)明的基于電機(jī)驅(qū)動漏砂法的沉降試驗?zāi)Ｐ偷脑囼灧椒?，其特別之處在于，通過以下步驟來實現(xiàn):a).構(gòu)建模型箱，根據(jù)試驗要求和目的，構(gòu)建長、寬、高尺寸符合要求的模型箱;b).設(shè)計漏砂結(jié)構(gòu)，根據(jù)要模擬的實際工程情況，在模型箱內(nèi)部空腔的底部布置直徑、數(shù)量、位置符合要求的外套管，并在外套管的內(nèi)部安裝好與其相配合的取砂管;通過設(shè)置外套管、取砂管在模型箱中的位置，來控制地基層沉降點位置;C).填筑地基層，根據(jù)要模擬的實際工程地質(zhì)條件，選取適宜的土質(zhì)鋪設(shè)于模型箱的底部，形成地基層;并根據(jù)試驗要求在地基層中埋設(shè)一定數(shù)量的壓力傳感器、位移傳感器;d).構(gòu)建上部工程結(jié)構(gòu)層，針對模擬對象，在地基層上修筑與待模擬對象一致的工程構(gòu)筑物，形成工程結(jié)構(gòu)層，并在相應(yīng)的位置埋設(shè)應(yīng)變、壓力、位移傳感器;e).地基沉降模擬，通過手動或驅(qū)動電機(jī)驅(qū)使取砂管轉(zhuǎn)動，以使地基層底部的土體通過外漏砂孔、內(nèi)漏砂孔進(jìn)入取砂管中，并通過推砂桿將取砂管中的土體搗出；通過控制取出土體的數(shù)量來控制地基層的沉降量;f).數(shù)據(jù)采集和分析，在地基沉降模擬過程中，測量并記錄所有埋設(shè)傳感器的數(shù)據(jù)，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)變化，分析地基多點沉降引起的上部結(jié)構(gòu)受力變形的變化規(guī)律，模擬測試可至地基層上的工程結(jié)構(gòu)層完全破壞;g).觀測地基內(nèi)部變化情況，模擬試驗進(jìn)入極限破壞狀態(tài)后，將透明玻璃門抽出，根據(jù)試驗分析要求對沉降試驗完成后的模型地基層開挖，以便直接觀測地基層內(nèi)部變化情況。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的基于電機(jī)驅(qū)動漏砂法的沉降試驗?zāi)Ｐ图捌湓囼灧椒?，根?jù)試驗要求在模型箱空腔的底部設(shè)置外套管和取砂管，可實現(xiàn)對漏砂點、漏砂點數(shù)量的控制，在內(nèi)部空腔中由下至上布設(shè)地基層、工程結(jié)構(gòu)層，并在地基層、工程結(jié)構(gòu)層中埋設(shè)應(yīng)變、壓力、位移傳感器;試驗過程中，控制推砂桿從取砂管搗出土體的數(shù)量即可控制沉降量，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)變化，分析地基多點沉降引起的上部結(jié)構(gòu)受力變形的變化規(guī)律。
[0011]進(jìn)一步地，通過設(shè)置由驅(qū)動電機(jī)、傳動軸、主動齒輪、被動齒輪組成的漏砂自動控制裝置，驅(qū)動電機(jī)通過對取砂管轉(zhuǎn)動角度的控制，來實現(xiàn)對漏砂速率的控制。通過將模型箱的一個側(cè)面設(shè)置為透明玻璃門，便于試驗過程中直接觀測地基層內(nèi)部變化情況。本發(fā)明的沉降試驗?zāi)Ｐ图霸囼灧椒?，結(jié)構(gòu)簡單合理，可根據(jù)實驗要求對漏砂點和數(shù)量進(jìn)行設(shè)定，可實現(xiàn)橋頭跳車、不均勻沉降、溝谷地形、邊緣沉降等不同類型沉降的模擬，有益效果顯著，適于應(yīng)用推廣。
[0012]本發(fā)明的基于電機(jī)驅(qū)動漏砂法的沉降試驗?zāi)Ｐ图捌湓囼灧椒▋?yōu)點體現(xiàn)在:
(I)、可以根據(jù)試驗要求的不同，靈活設(shè)置和調(diào)整外套管的位置，通過預(yù)留內(nèi)、外漏砂孔的位置，可實現(xiàn)深層地基土多點沉降模擬，實現(xiàn)橋頭跳車、不均勻沉降、溝谷地形、邊緣沉降等不同類型沉降的模擬。
[0013](2)、通過設(shè)置外套管和取砂管的直徑以及漏砂孔的數(shù)量，并通過驅(qū)動電機(jī)控制取砂管的轉(zhuǎn)動角度，可實現(xiàn)對沉降量、沉降速率的精確控制。
[0014](3)、由于可將整個試驗設(shè)備置于室內(nèi)，使得諸如濕度、溫度參數(shù)的模型試驗環(huán)境易于控制，測量傳感器易于布設(shè)和監(jiān)測，結(jié)合傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)，試驗過程能方便監(jiān)測地基層及上部工程結(jié)構(gòu)層的變形受力情況。
[0015](4)、采用可抽取的透明玻璃門，便于根據(jù)試驗分析要求在試驗過程中和沉降試驗完成后的模型地基開挖，能并直接觀測地基內(nèi)部變化情況。
[0016](5)、試驗設(shè)備構(gòu)造簡明、可操作性高，該模型箱制作費用不高，且應(yīng)用廣泛，該試驗?zāi)Ｐ图胺椒ㄒ子趯崿F(xiàn)和推廣。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的沉降試驗?zāi)Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明中取砂管與外套管相配合的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明中利用沉降試驗?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行試驗的原理圖。
[0018]圖中:I模型箱，2空腔，3外套管，4取砂管，5外漏砂孔，6內(nèi)漏砂孔，7推砂桿，8傳動軸，9主動齒輪，1被動齒輪，11驅(qū)動電機(jī)，12透明玻璃門，13固定框架，14刻度線，15地基層，16工程結(jié)構(gòu)層，17測量傳感器。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1所示，給出了本發(fā)明的沉降試驗?zāi)Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu)示意圖，其由模型箱1、外套管3、取砂管4、推砂桿7、傳動軸8、主動齒輪9、被動齒輪1、驅(qū)動電機(jī)11、透明玻璃門12、固定框架13組成，所示的模型箱I為上端開口的立體形狀，模型箱I的內(nèi)部為空腔。外套管3設(shè)置于模型箱I內(nèi)部空腔2的底部，外套管3的兩端開口并穿出與模型箱I兩側(cè)的體壁，取砂管4位于外套管3中并與外套管3同軸設(shè)置，以保證取砂管4可在外套管3中自由轉(zhuǎn)動。
[0021]所示的外套管3上開設(shè)有外漏砂孔5，取砂管4上與外漏砂孔5相對應(yīng)的位置上開設(shè)有內(nèi)漏砂孔6;通過改變外漏砂孔5和內(nèi)漏砂孔6的數(shù)量，可對待試驗的地基層的漏砂點數(shù)量進(jìn)行控制，通過改變外漏砂孔5和內(nèi)漏砂孔6的位置，可實現(xiàn)漏砂點位置的調(diào)整。如圖2所示，給出了本發(fā)明中取砂管與外套管相配合的結(jié)構(gòu)示意圖