一種用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水壓加載裝置及方法，尤其是一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型體水壓的水壓加載裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及交通運(yùn)輸事業(yè)的騰飛，開發(fā)利用地下空間越來(lái)越體現(xiàn)出巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，我國(guó)地下空間開發(fā)利用正在向現(xiàn)代化、科學(xué)化的方向發(fā)展。隨著地下工程的數(shù)量不斷增加，規(guī)模不斷增大，很多學(xué)者正在通過(guò)多種方式，研宄地下工程設(shè)計(jì)和施工方法的優(yōu)化，進(jìn)行施工過(guò)程力學(xué)規(guī)律的探索。其中，模型試驗(yàn)是研宄地下工程施工過(guò)程規(guī)律的有效方法之一。
[0003]模型試驗(yàn)是根據(jù)相似理論，將實(shí)際工程轉(zhuǎn)換為室內(nèi)模型進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M的。但是現(xiàn)在的地下工程模型實(shí)驗(yàn)中，在選擇水壓加載裝置方面存在一些弱點(diǎn)，一般的水壓加載裝置密封性差，操作復(fù)雜，并且不能實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)模型的水壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作簡(jiǎn)單，方便實(shí)用的用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置及方法，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型水壓，避免了在傳統(tǒng)試驗(yàn)中需繁瑣記錄不同時(shí)間點(diǎn)模型水壓的問(wèn)題；同時(shí)解決了試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)量模型水壓中出現(xiàn)的人為誤差問(wèn)題，為最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供了可靠地保障。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0006]一種用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置，包括水壓提供裝置、模型體上部?jī)?chǔ)水裝置和水壓測(cè)壓裝置；所述水壓提供裝置通過(guò)管路與模型體上部?jī)?chǔ)水裝置連接，并為模型體上部?jī)?chǔ)水裝置提供水源；所述模型體上部?jī)?chǔ)水裝置為箱體結(jié)構(gòu)，所述箱體結(jié)構(gòu)的底部為透水板，頂部為千斤頂加壓板，內(nèi)部設(shè)有支撐導(dǎo)水柱支撐在千斤頂加壓板和透水板之間，所述千斤頂加壓板周圍密封處理；所述模型上部?jī)?chǔ)水裝置的出水管路上設(shè)有水壓測(cè)壓裝置。千斤頂加壓板的作用是可根據(jù)模型試驗(yàn)的要求，通過(guò)在其上部的千斤頂對(duì)加壓板施加壓力，壓力會(huì)通過(guò)與加壓板連接的導(dǎo)水柱傳遞到模型體上部，用以在模型試驗(yàn)中模擬地應(yīng)力的作用。
[0007]所述水壓提供裝置包括儲(chǔ)水箱和加壓水泵，所述儲(chǔ)水箱和加壓水泵通過(guò)管路連接。
[0008]所述千斤頂加壓板上設(shè)有出水口和進(jìn)水口。
[0009]所述模型上部?jī)?chǔ)水裝置的出水管路與千斤頂加壓板的出水口連接。
[0010]所述加壓水泵通過(guò)管路連接至千斤頂加壓板的進(jìn)水口。
[0011]所述加壓水泵與模型上部?jī)?chǔ)水裝置連接的管路上設(shè)有閥門。
[0012]所述支撐導(dǎo)水柱為中空鐵柱，在箱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部均勻布設(shè)。
[0013]所述透水板和支撐導(dǎo)水柱上均布設(shè)透水孔。支撐導(dǎo)水柱是中空的鐵柱，上面布有透水孔，通過(guò)分布在上面的透水孔將儲(chǔ)水裝置中的水導(dǎo)入到模型體上，在模型試驗(yàn)中須對(duì)模型體施加地應(yīng)力時(shí)，起到將千斤頂加壓板上的壓力傳遞到模型體上部的作用。
[0014]所述模型上部?jī)?chǔ)水裝置的出水管路上在模型上部?jī)?chǔ)水裝置和水壓測(cè)壓裝置之間設(shè)有閥門。
[0015]一種用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置的方法，包括以下步驟:
[0016]步驟1:向儲(chǔ)水箱內(nèi)注入試驗(yàn)所需的水量，用管路連接加壓水泵和儲(chǔ)水箱；
[0017]步驟2:將模型體置于試驗(yàn)臺(tái)架中，再將儲(chǔ)水裝置置于模型體之上，將模型體上部?jī)?chǔ)水裝置與試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖噙B；模型體及儲(chǔ)水裝置與臺(tái)架接觸的地方用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行密封。
[0018]步驟3:用管路將加壓水泵與千斤頂加壓板上的進(jìn)水口相連:
[0019]步驟4:將水壓測(cè)壓裝置安裝在模型上部?jī)?chǔ)水裝置的出水管路上；
[0020]步驟5:千斤頂加壓板周圍用結(jié)構(gòu)膠封堵密實(shí)，確保模型體上部?jī)?chǔ)水裝置具有良好的密封性；
[0021]步驟6:啟動(dòng)水壓加載裝置，檢查裝置的整體密封性及水壓測(cè)壓裝置的靈敏度。
[0022]本發(fā)明解決了傳統(tǒng)模型試驗(yàn)水壓加載裝置密封性差，并且無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型體水壓的難題，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]1、將水壓提供裝置，儲(chǔ)水裝置及水壓測(cè)壓裝置集成到同一個(gè)系統(tǒng)中，具有高度集成性；
[0024]2、整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于組裝操作。整體密封性好，避免了由于密封性所導(dǎo)致的模型水壓數(shù)據(jù)失真的問(wèn)題；
[0025]3、可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型水壓，避免了在傳統(tǒng)試驗(yàn)中需繁瑣記錄不同時(shí)間點(diǎn)模型水壓的問(wèn)題；
[0026]4、解決了試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)量模型水壓中出現(xiàn)的人為誤差問(wèn)題，為最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供了可靠地保障。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖中，1.儲(chǔ)水箱；2.管路；3.加壓水泵；4.閥門；5.進(jìn)水口 ；6.千斤頂加壓板；7.支撐導(dǎo)水柱；8.透水孔；9.出水口 ；10.水壓測(cè)壓裝置，11.透水板；
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0030]如圖1所示，用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置，包括水壓提供裝置，模型體上部?jī)?chǔ)水裝置及水壓測(cè)壓裝置。水壓提供裝置由加壓水泵3、儲(chǔ)水箱I和配套管路2組成，儲(chǔ)水箱I的作用是為了提供恒定的水源補(bǔ)給，加壓水泵3可以提供的50m揚(yáng)程，滿足試驗(yàn)所需水壓要求；模型體上部?jī)?chǔ)水裝置由透水板11和24根支撐導(dǎo)水柱7組成，儲(chǔ)水裝置底板和每根支撐導(dǎo)水柱7均布設(shè)透水孔8 ;支撐導(dǎo)水柱7上方為千斤頂加壓板6，千斤頂加壓板6周圍使用結(jié)構(gòu)膠密封，并留有進(jìn)水口 5和出水口 9 ;水壓測(cè)壓裝置10安裝在出水口 9位置，可以對(duì)模型體水壓進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。千斤頂加壓板的作用是可根據(jù)模型試驗(yàn)的要求，通過(guò)在其上部的千斤頂對(duì)加壓板施加壓力，壓力會(huì)通過(guò)與加壓板連接的導(dǎo)水柱傳遞到模型體上部，用以在模型試驗(yàn)中模擬地應(yīng)力的作用。支撐導(dǎo)水柱是中空的鐵柱，通過(guò)分布在上面的透水孔將儲(chǔ)水裝置中的水導(dǎo)入到模型體上，在模型試驗(yàn)中須對(duì)模型體施加地應(yīng)力時(shí)，起到將千斤頂加壓板上的壓力傳遞到模型體上部的作用。
[0031]用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置的工作方法，包括以下步驟:
[0032]I)向儲(chǔ)水箱I內(nèi)注入試驗(yàn)所需的水量，用管路2連接加壓水泵3和儲(chǔ)水箱I ;
[0033]2)將模型體上部?jī)?chǔ)水裝置與試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖噙B；
[0034]3)用管路2將加壓水泵3與千斤頂加壓板6上的進(jìn)水口 5相連:
[0035]4)將水壓測(cè)壓裝置10安裝在千斤頂加壓板6上的出水口 9位置；
[0036]5)千斤頂加壓板6周圍用結(jié)構(gòu)膠封堵密實(shí)確保儲(chǔ)水裝置具有良好的密封性；
[0037]6)啟動(dòng)水壓加載裝置，檢查裝置的整體密封性及水壓測(cè)壓裝置的靈敏度。
[0038]本發(fā)明根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，在分析了早先模型水壓加載裝置中的缺點(diǎn)與不足的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)與研發(fā)，提高了裝置的整體密封性，并可以對(duì)模型體的水壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0039]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置，其特征是，包括水壓提供裝置、模型體上部?jī)?chǔ)水裝置和水壓測(cè)壓裝置；所述水壓提供裝置通過(guò)管路與模型體上部?jī)?chǔ)水裝置連接，并為模型體上部?jī)?chǔ)水裝置提供水源；所述模型體上部?jī)?chǔ)水裝置為箱體結(jié)構(gòu)，所述箱體結(jié)構(gòu)的底部為透水板，頂部為千斤頂加壓板，內(nèi)部設(shè)有支撐導(dǎo)水柱支撐在千斤頂加壓板和透水板之間，所述千斤頂加壓板周圍密封處理；所述模型上部?jī)?chǔ)水裝置的出水管路上設(shè)有水壓測(cè)壓裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置，其特征是，所述水壓提供裝置包括儲(chǔ)水箱和加壓水泵，所述儲(chǔ)水箱和加壓水泵通過(guò)管路連接。
3.如權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置，其特征是，所述千斤頂加壓板上設(shè)有出水口和進(jìn)水口。
4.如權(quán)利要求3所述的用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置，其特征是，所述模型上部?jī)?chǔ)水裝置的出水管路與千斤頂加壓板的出水口連接。
5.如權(quán)利要求2所述的用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置，其特征是，所述加壓水泵通過(guò)管路連接至千斤頂加壓板的進(jìn)水口。
6.如權(quán)利要求5所述的用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置，其特征是，所述加壓水泵與模型上部?jī)?chǔ)水裝置連接的管路上設(shè)有閥門。
7.如權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置，其特征是，所述支撐導(dǎo)水柱為中空鐵柱，在箱體結(jié)構(gòu)內(nèi)部均勻布設(shè)。
8.如權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置，其特征是，所述透水板和支撐導(dǎo)水柱上均布設(shè)透水孔。
9.如權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置，其特征是，所述模型上部?jī)?chǔ)水裝置的出水管路上在模型上部?jī)?chǔ)水裝置和水壓測(cè)壓裝置之間設(shè)有閥門。
10.一種用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置的方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟1:向儲(chǔ)水箱內(nèi)注入試驗(yàn)所需的水量，用管路連接加壓水泵和儲(chǔ)水箱； 步驟2:將模型體置于試驗(yàn)臺(tái)架中，再將儲(chǔ)水裝置置于模型體之上，將模型體上部?jī)?chǔ)水裝置與試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖噙B；模型體及儲(chǔ)水裝置與臺(tái)架接觸的地方用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行密封。 步驟3:用管路將加壓水泵與千斤頂加壓板上的進(jìn)水口相連: 步驟4:將水壓測(cè)壓裝置安裝在模型上部?jī)?chǔ)水裝置的出水管路上； 步驟5:千斤頂加壓板周圍用結(jié)構(gòu)膠封堵密實(shí)，確保模型體上部?jī)?chǔ)水裝置具有良好的密封性； 步驟6:啟動(dòng)水壓加載裝置，檢查裝置的整體密封性及水壓測(cè)壓裝置的靈敏度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于模型試驗(yàn)的水壓加載裝置及方法，包括水壓提供裝置、模型體上部?jī)?chǔ)水裝置和水壓測(cè)壓裝置；水壓提供裝置通過(guò)管路與模型體上部?jī)?chǔ)水裝置連接，并為模型體上部?jī)?chǔ)水裝置提供水源；模型體上部?jī)?chǔ)水裝置為箱體結(jié)構(gòu)，箱體結(jié)構(gòu)的底部為透水板，頂部為千斤頂加壓板，內(nèi)部設(shè)有支撐導(dǎo)水柱支撐在千斤頂加壓板和透水板之間；模型上部?jī)?chǔ)水裝置的出水管路上設(shè)有水壓測(cè)壓裝置。解決了傳統(tǒng)模型試驗(yàn)水壓加載裝置密封性差，并且無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型體水壓的難題，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型水壓，避免了在傳統(tǒng)試驗(yàn)中需繁瑣記錄不同時(shí)間點(diǎn)模型水壓的問(wèn)題；同時(shí)解決了測(cè)量模型水壓中出現(xiàn)的人為誤差問(wèn)題，為最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供了可靠地保障。
【IPC分類】G01N3-12
【公開號(hào)】CN104764664
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510190766
【發(fā)明人】石少帥, 卜林, 李術(shù)才, 李利平, 周宗青, 許振浩, 張乾青, 劉洪亮, 張建
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月21日