離心模型試驗試樣刷的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖土工程離心物理模型試驗領(lǐng)域，涉及一種土層模型的制樣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]土工離心機(jī)能夠再現(xiàn)原型應(yīng)力應(yīng)變場，是巖土工程學(xué)科研究、工程應(yīng)用中常用的有效工具。超重力離心模型試驗中，土體模型需要按照一定的相似比進(jìn)行縮尺，并通過讓模型承受大于重力加速度的離心加速度作用，使模型和原型應(yīng)力應(yīng)變相同、變形相似。受離心機(jī)的放大作用，土體模型轉(zhuǎn)換至原型后，其誤差也會相應(yīng)的放大。通常模型制備中1毫米的微小誤差，也可被放大幾十倍甚至上百倍。
[0003]土體模型的精確制備是超重力離心模型試驗成敗的關(guān)鍵之一。目前，均勻砂性土和軟土是國內(nèi)外巖土工程離心試驗研究最常選用的土體；制樣過程中，土體模型表面多呈水平或傾斜狀態(tài)。現(xiàn)有的制樣技術(shù)，往往是采用普通毛刷進(jìn)行人工多次整平或修坡，效果差、難度大，難以保證模型土體表面各處平整度一致或坡度一致。同時，手工多次修整模型表面，對土體狀態(tài)擾動極大，直接影響試驗結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種離心模型試驗試樣刷。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:本發(fā)明提供的離心模型試驗試樣刷，包括支撐梁、長度尺、滑動件、刷板和毛刷。支撐梁長度方向上畫有刻度。所述的長度尺有兩個，分別為短尺和長尺，短尺和長尺均包括長度刻度、滑動槽、刷板固定螺栓以及角度刻度四個部分。所述滑動件包括支撐梁固定螺栓、長度尺固定螺栓、支撐梁滑動槽以及長度尺滑動槽四個部分。所述刷板包括第一螺孔、第二螺孔、角度指針以及毛刷安裝槽。長度尺通過滑動件與支撐梁相連，通過刷板固定螺栓與刷板相連，所述毛刷安裝于刷板的毛刷安裝槽上。
[0006]進(jìn)一步的，所述支撐梁的橫截面尺寸為3cmX 3cm，長度需大于土體模型所在模型箱長度，以方便安裝。支撐梁的刻度可方便確定兩長度尺間的水平距離。
[0007]進(jìn)一步的，所述滑動槽位于長度尺長度方向的中軸線上，所述長度刻度位于滑動槽邊緣處，可方便確定刷板與支撐梁間豎向距離。所述角度刻度位于長度尺的底部，可方便確定刷板與水平方向間的角度。所述短尺和長尺的長度需根據(jù)模型箱高度來確定。長度尺通過滑動件與支撐梁相連，通過螺栓與刷板相連。
[0008]進(jìn)一步的，所述支撐梁位于支撐梁滑動槽內(nèi)，長度尺位于長度尺滑動槽內(nèi)；滑動件滑動至所需位置后，可用螺栓來固定。
[0009]進(jìn)一步的，所述短尺的刷板固定螺栓安裝于第一螺孔中，長尺的刷板固定螺栓安裝于第二螺孔內(nèi)。所述角度指針可直接指示刷板與水平方向的角度。
[0010]進(jìn)一步的，所述毛刷的材質(zhì)和疏密程度可根據(jù)試驗需要制作。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0012](1)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，操作性強，拆裝方便，且易于改造。
[0013](2)本發(fā)明可根據(jù)需求來改變高度，在制造水平場地模型的過程中具有很好的適用性，能更好地整平水平場地，使沙土受力均勻。
[0014](3)本發(fā)明可根據(jù)需求來改變角度，在制造傾斜場地模型的過程中具有很好的適用性，能更好地整平傾斜場地，嚴(yán)格控制了傾斜場地其傾斜角的大小并且使沙土受力均勻。
[0015](4)本發(fā)明的實現(xiàn)成本低，使用效果好，便于推廣使用。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的總結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2是長度尺結(jié)構(gòu)詳圖；
[0018]圖3是滑動件結(jié)構(gòu)詳圖；
[0019]圖4是刷板結(jié)構(gòu)詳圖；
[0020]圖中:支撐梁1、長度尺2、長度刻度2-1、滑動槽2-2、刷板固定螺栓2-3、角度刻度2-
4、短尺2-5、長尺2-6、滑動件3、支撐梁固定螺栓3-1、長度尺固定螺栓3-2、支撐梁滑動槽3-
3、長度尺滑動槽3-4、刷板4、第一螺孔4-1、第二螺孔4-2、角度指針4-3、毛刷安裝槽4-4、毛刷5。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明提供的離心模型試驗試樣刷，包括支撐梁1、長度尺2、滑動件3、刷板4和毛刷5。
[0023]所述支撐梁1的橫截面尺寸為3cmX 3cm，長度需大于土體模型所在模型箱長度，以方便安裝。支撐梁1長度方向上畫有刻度，以確定兩長度尺2間的水平距離。
[0024]如圖1、2所示，所述的長度尺2有兩個，分別為短尺2-5和長尺2-6，短尺2_5和長尺2-6均包括長度刻度2-1、滑動槽2-2、刷板固定螺栓2-3以及角度刻度2-4。所述滑動槽2-2位于長度尺2長度方向的中軸線上，所述長度刻度2-1位于滑動槽2-2邊緣處，可方便確定刷板4與支撐梁1間豎向距離。所述角度刻度2-4位于長度尺2的底部，可方便確定刷板4與水平方向間的角度。所述短尺2-5和長尺2-6的長度需根據(jù)模型箱高度來確定。長度尺2通過滑動件3與支撐梁1相連，通過刷板固定螺栓2-3與刷板4相連。
[0025]如圖3所示，所述滑動件3包括支撐梁固定螺栓3-1、長度尺固定螺栓3-2、支撐梁滑動槽3-3以及長度尺滑動槽3-4。所述支撐梁1位于支撐梁滑動槽3-3內(nèi)，長度尺2位于長度尺滑動槽3-4內(nèi)；滑動件3滑動至所需位置后，可用支撐梁固定螺栓3-1固定支撐梁1，用長度尺固定螺栓3-2固定長度尺2。
[0026]如圖4所示，所述刷板4包括第一螺孔4-1、第二螺孔4-2、角度指針4-3以及毛刷安裝槽4-4。所述短尺2-5的刷板固定螺栓2-3安裝于第一螺孔4-1中，長尺2-6的刷板固定螺栓2-3安裝于第二螺孔4-2內(nèi)。所述角度指針4-3可直接指示刷板4與水平方向的角度。
[0027]所述毛刷5安裝于刷板4的毛刷安裝槽4-4上，毛刷材質(zhì)和疏密程度可根據(jù)試驗需要制作。
[0028]本發(fā)明工作原理如下:
[0029]根據(jù)試驗要求在模型箱內(nèi)填充土體材料，當(dāng)土體達(dá)到設(shè)計高度后，使用本發(fā)明離心模型試驗試樣刷平整模型土體表面，使其達(dá)到試驗要求。本發(fā)明離心模型試驗試樣刷的使用方法如下:
[0030](1)水平場地
[0031]根據(jù)試驗設(shè)計，確定模型土體表面與模型箱頂面之間的距離H。
[0032]將所述的滑動件3上的支撐梁固定螺栓3-1和長度尺固定螺栓3-2松開，同時松開刷板固定螺栓2-3。
[0033]調(diào)整刷板4，使角度指針4-3指于0°，擰緊短尺2-5和長尺2-6的刷板固定螺栓2-3，調(diào)整兩把長度尺使毛刷5底部與支撐梁1之間的距離等于H，并擰緊滑動件3上的長度尺固定螺絲3-2。
[0034]滑動支撐梁1，使短尺2-5和長尺2-6居于滑動支撐梁1中部，擰緊支撐梁固定螺栓3~1 ο
[0035]將毛刷5安裝于刷板4上的毛刷安裝槽4-4內(nèi)。
[0036]將滑動支撐梁1架放在模型箱上部，使得毛刷5剛好位于模型土體設(shè)計高度處。位置調(diào)整合適后，緩慢推動離心模型試驗試樣刷，將其從模型箱前端緩慢推動到模型箱后部，來平整模型土體表面。反復(fù)三次，即可滿足試驗要求。
[0037](2)傾斜場地
[0038]根據(jù)試驗設(shè)計，確定模型土坡坡頂與模型箱頂面之間的距離Η和傾斜面的傾斜角α0
[0039]將所述滑動件3上的支撐梁固定螺栓3-1和長度尺固定螺栓3-2松開，同時松開刷板固定螺栓2-3。
[0040]調(diào)整刷板4，使角度指針4-3指于α°，擰緊短尺2-5和長尺2-6的刷板固定螺栓2-3。調(diào)整短尺2-5使其所在直線對應(yīng)的毛刷5底部與支撐梁1之間的距離等于H+LXtana(L為刷板4右端到短尺2-5之間的距離)。擰緊短尺2-5和長尺2-6的刷板固定螺栓3-2。
[0041]滑動支撐梁1，使短尺2-5和長尺2-6居于滑動支撐梁1中部，擰緊支撐梁固定螺栓3~1 ο
[0042]將毛刷5安裝于刷板4的毛刷安裝槽4-4。
[0043]將滑動支撐梁1架放在模型箱上部，使得毛刷5剛好位于模型土體設(shè)計高度處。位置調(diào)整合適后，緩慢推動離心模型試驗試樣刷，將其從模型箱前端緩慢推動到模型箱后部，來平整模型土體表面。反復(fù)三次，即可滿足試驗要求。
【主權(quán)項】
1.一種離心模型試驗試樣刷，其特征在于，包括支撐梁(1)、長度尺(2)、滑動件(3)、刷板(4)和毛刷(5)。所述支撐梁(1)長度方向上畫有刻度，以確定兩個長度尺(2)間的水平距離。所述長度尺(2)有兩個，分別為短尺(2-5)和長尺(2-6)，短尺(2-5)和長尺(2-6)均包括長度刻度(2-1)、滑動槽(2-2)、刷板固定螺栓(2-3)以及角度刻度(2-4)四個部分。所述滑動件(3)包括支撐梁固定螺栓(3-1)、長度尺固定螺栓(3-2)、支撐梁滑動槽(3-3)以及長度尺滑動槽(3-4)四個部分。所述刷板(4)包括第一螺孔(4-1)、第二螺孔(4-2)、角度指針(4-3)以及毛刷安裝槽(4-4)四個部分。長度尺⑵通過滑動件⑶與支撐梁(1)相連，通過刷板固定螺栓(2-3)與刷板(4)相連，所述毛刷(5)安裝于刷板(4)的毛刷安裝槽(4-4)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述離心模型試驗試樣刷，其特征在于，所述滑動槽(2-2)位于長度尺(2)長度方向的中軸線上，所述長度刻度(2-1)位于滑動槽(2-2)邊緣處，可方便確定刷板(4)與支撐梁(1)間豎向距離。所述角度刻度(2-4)位于長度尺(2)的底部，可方便確定刷板(4)與水平方向間的角度。所述短尺(2-5)和長尺(2-6)的長度根據(jù)模型箱高度確定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述離心模型試驗試樣刷，其特征在于，所述支撐梁(1)位于支撐梁滑動槽(3-3)內(nèi)，長度尺(2)位于長度尺滑動槽(3-4)內(nèi)；滑動件(3)滑動至所需位置后，用支撐梁固定螺栓(3-1)固定支撐梁(1)，用長度尺固定螺栓(3-2)固定長度尺(2)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述離心模型試驗試樣刷，其特征在于，所述短尺(2-5)的刷板固定螺栓(2-3)安裝于第一螺孔(4-1)內(nèi)，長尺(2-6)的刷板固定螺栓(2-3)安裝于第二螺孔(4-2)內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心模型試驗試樣刷，其特征在于，所述毛刷(5)的材質(zhì)和疏密程度可根據(jù)試驗需要制作。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于超重力離心模型試驗制模的相關(guān)工具，特別公開了一種離心模型試驗試樣刷。該裝置包括支撐梁、長度尺、滑動件、刷板以及毛刷。長度尺通過滑動件與支撐梁相連，通過螺栓與刷板相連，所述毛刷安裝于刷板的毛刷安裝槽上。該試樣刷可根據(jù)試驗需求來調(diào)整尺寸和角度，從而實現(xiàn)模型試樣表面的整平和修坡。該裝置構(gòu)造較簡單，適用性廣，可以保證模型土體表面各處平整度一致或坡度一致，保障試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G01N1/28, G01N33/24
【公開號】CN105467101
【申請?zhí)枴緾N201610024061
【發(fā)明人】劉婧雯, 黃博, 廖凱龍, 凌道盛, 李琪群, 劉輝
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2016年1月14日