一种多功能边坡支护模型试验箱制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多功能边坡支护模型试验箱，包括模型箱后壁、模型箱侧壁、模型箱底部、挡墙面板、梁式测力传感器、百分表、AD模块和USB转串口TTL电平转换模块、数据采集显示器。挡墙面板中间位置安装若干个梁式测力传感器，挡墙面板底部通过活页与模型箱底部连接，挡墙面板上部通过球形连杆与模型箱侧壁连接，通过转动球形连杆可以使面板绕着底部产生转动；数据采集显示器将梁式测力传感器采集到的土压力进行采集并显示；百分表固定在模型箱侧壁上，百分表指针与挡墙面板接触。本实用新型专利技术可以测取不同倾角支护挡墙的土压力、坡顶沉降、破坏滑裂面，以及挡墙的水平竖向位移，同时操作简单，价格经济。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于室内边坡支护模型领域，具体涉及一种多功能边坡支护模型试验箱。
技术介绍
应用广泛的边坡支护体系，由于设计不当而发生破坏，破坏的表现形式有：支挡结构挡墙面板产生变形、边坡沉降、产生滑裂面等。在边坡支护体系的设计中，获得挡墙面板的土压力、边坡沉降及滑裂面形式显得尤为重要。现有的边坡模型试验只能对边坡的某一方面进行测试，无法对边坡进行全方位的测试。室内边坡模型试验主要用到的仪器有：百分表、埋入式土压力盒。根据挡墙面板的位移情况，挡墙可分为静止、主动和被动三种情况。现有的室内模型试验只能模拟一种挡墙，并且挡墙发生破坏时，不能测量其滑裂面。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多功能边坡支护模型试验箱，以解决现有室内模型试验的不足；本技术提供的多功能边坡支护模型试验箱不仅能测量挡墙面板受到的土压力、挡墙水平位移、挡墙沉降、滑裂面，还可以模拟不同倾角时静止、主动和被动状态下的挡墙形式。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种多功能边坡支护模型试验箱，包括模型箱后壁、模型箱侧壁、模型箱底部、挡墙面板、梁式测力传感器、百分表、AD模块和USB转串口TTL电平转换模块和数据采集显示器；其中挡墙面板下部通过活页与模型箱底部连接，挡墙面板上部通过球形连杆与模型箱侧壁连接；
挡墙面板上开设有若干第一圆孔和第二圆孔；梁式测力传感器的一端设有凸起的圆柱，另一端设有第三圆孔，通过圆柱与第一圆孔之间以及第二圆孔与第三圆孔之间的配合安装将若干梁式测力传感器安装在挡墙面板上；百分表通过第一连杆安装在模型箱侧壁上，且百分表指针与挡墙面板接触；AD模块和USB转串口TTL电平转换模块的一端与梁式测力传感器连接，另一端与数据采集显示器连接；数据采集显示器对梁式测力传感器测到的力进行采集与显示。所述的模型箱侧壁与模型箱后壁以及模型箱侧壁与模型箱底部通过活页连接，两个模型箱侧壁的前端通过第二连杆进行连接。所述的挡墙面板的中间位置开设有一列第一圆孔，每个第一圆孔的水平方向上各开设有一个第二圆孔。所述的圆孔和第二圆孔的数量为14个，第一圆孔的直径为20mm，第二圆孔的直径为10mm，第一圆孔和第二圆孔的孔心距为100mm。所述的梁式测力传感器的长度为120mm、宽度为25mm、高度为15mm，圆柱的直径为20mm、高为10mm，第三圆孔的直径为10mm，圆柱的圆心与第三圆孔的孔心距为100mm。所述的球形连杆由第一支撑杆和第二支撑杆组成，其中第一支撑杆由第一螺母、第一直杆和第二螺母组成，第一直杆的一端与第一螺母焊接固定，另一端通过第二螺母与模型箱侧壁固定；第二支撑杆由第二直杆、球形铰接和第三螺母组成，第二直杆为螺纹钢筋，第二直杆的一端穿套在第一螺母内，另一端与球形铰接的内接球相连，球形铰接的外接球的尾部穿过挡墙面板并通过第三螺母固定在挡墙面板上。所述的球形连杆距离模型箱底部400mm；第一螺母、第二螺母和第三螺母的内径均为12mm，第一直杆的直径为12mm、长为100mm，第二直杆的直径为12mm、长为150mm，球形铰接的内接球直径为25mm、外接球内直径为26mm、外接球外直径为30mm。所述的模型箱后壁、模型箱侧壁和挡墙面板均为矩形钢化透明玻璃，且模型箱后壁的高度为525mm、宽度为500mm、厚度为8mm，模型箱侧壁的高度为525mm、宽度为1250mm、厚度为8mm；挡墙面板的高度为750mm、宽度为500mm、厚度为10mm，该多功能边坡支护模型试验箱的长度为1250mm、宽度为500mm、高度为525mm。相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术提供的多功能边坡支护模型试验箱中挡墙面板的底部通过活页与模型箱底部连接，挡墙面板的上部通过球形连杆与模型箱侧壁连接，通过转动球形连杆可以使挡墙面板绕着模型箱底部产生转动；固定在挡墙面板上的梁式测力传感器会将测试到的挡墙面板受到土压力通过AD模块和USB转串口TTL电平转换模块传输到数据采集显示器上，实时显示挡墙面板受到的土压力；百分表与挡墙面板接触，实时测量面板位移，当挡墙面板发生倾角时，与挡墙面板接触的百分表会显示挡墙面板的水平位移；当挡墙变形过大时，挡墙会产生滑裂面，可以实时测量挡墙滑裂面的位置和形状；并且挡墙的竖向沉降也可以通过模型箱侧壁测量。本技术提供的多功能边坡支护模型试验箱，试验方法与试验原理简单，方便实验人员使用，节约了对新试验仪器操作规范、操作原理的学习；本技术可模拟不同状态下的挡墙，能够对挡墙面板受到的土压力、挡墙水平位移、挡墙沉降、滑裂面进行系统地测量，还可以模拟不同倾角时静止、主动和被动状态下的挡墙形式；本技术中挡墙所需填土可以使标准砂，也可以是不同性质的土体。当填土为标准砂时，可对模型试验进行多次不同加载方式、不同填压密实度、不同土压力状态、不同挡墙倾角的测量；该模型箱所用测力采集装置为梁式测力传感器，其精度可达到10-4Mpa，而传统的埋入式土压力盒其精度为10-3Mpa，因此具有更高的测量精度；本技术具有对挡墙的可控性，并且操作简单，可以重复使用；制作该多功能边坡支护模型试验箱费用较低，极大的提高了该仪器的用途。附图说明图1是本技术提供的多功能边坡支护模型试验箱的三维图。图2是挡墙面板构造图。图3是本技术提供的多功能边坡支护模型试验箱的侧立面图。图4是梁式测力传感器的平面图和侧立面图，其中a是平面图，b是侧立面图。图5是第一支撑杆的侧立面图。图6是第二支撑杆的侧立面图和侧剖面图，其中a是侧立面图，b是侧剖面图。图7a和图7b分别是土压力采集系统(梁式测力传感器、AD模块、USB转串口TTL电平转换模块、数据采集显示器)的连接图和数据采集软件截图。其中：1为模型箱后壁，2为模型箱侧壁，3为模型箱底部，4为挡墙面板，5为梁式测力传感器，6为百分表，7为AD模块和USB转串口TTL电平转换模块，8为数据采集显示器，40为第二圆孔，41为第一圆孔，42为第二连杆，43为球形连杆，44为活页，50为圆柱，51为第三圆孔，60为第一连杆，430为第一支撑杆，4300为第一螺母，4301为第一直杆，4302为第二螺母，431为第二支撑杆，4310为第二直杆，4311为球形铰接，4312为第三螺母。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细说明。本技术提供的多功能边坡支护模型试验箱，不仅能测量不同倾角下挡墙面板受到的土压力、挡墙水平竖向位移、挡墙坡顶沉降、破坏滑裂面，还可以模拟不同倾角时静止、主动和被动状态下的挡墙，同时操作简单，价格经济。参见图1至图6本技术提供的多功能边坡支护模型试验箱，包括模型箱后壁1、两个模型箱侧壁2、模型箱底部3、挡墙面板4、梁式测力传感器5、百分表6、AD模块和USB转
串口TTL电平转换模块7和数据采集显示器8。模型箱侧壁2与模型箱后壁1以及模型箱侧壁2与模型箱底部3通过活页连接，两个模型箱侧壁2的前端通过第二连杆42进行连接。挡墙面板4的中间位置安装一列(14个)梁式测力传感器，挡墙面板4的底部通过活页44与模型箱底部3连接，挡墙面板4的上部通过球形连杆43与模型箱侧壁2连接，通过转动球形连杆43可以使挡墙面板4绕着模型箱底部3产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能边坡支护模型试验箱，其特征在于：包括模型箱后壁(1)、模型箱侧壁(2)、模型箱底部(3)、挡墙面板(4)、梁式测力传感器(5)、百分表(6)、AD模块和USB转串口TTL电平转换模块(7)和数据采集显示器(8)；其中挡墙面板(4)下部通过活页(44)与模型箱底部(3)连接，挡墙面板(4)上部通过球形连杆(43)与模型箱侧壁(2)连接；挡墙面板(4)上开设有若干第一圆孔(41)和第二圆孔(40)；梁式测力传感器(5)的一端设有凸起的圆柱(50)，另一端设有第三圆孔(51)，通过圆柱(50)与第一圆孔(41)之间以及第二圆孔(40)与第三圆孔(51)之间的配合安装将若干梁式测力传感器(5)安装在挡墙面板(4)上；百分表(6)通过第一连杆(60)安装在模型箱侧壁(2)上，且百分表指针与挡墙面板(4)接触；AD模块和USB转串口TTL电平转换模块(7)的一端与梁式测力传感器(5)连接，另一端与数据采集显示器(8)连接；数据采集显示器(8)对梁式测力传感器(5)测到的力进行采集与显示。

【技术特征摘要】
1.一种多功能边坡支护模型试验箱，其特征在于：包括模型箱后壁(1)、模型箱侧壁(2)、模型箱底部(3)、挡墙面板(4)、梁式测力传感器(5)、百分表(6)、AD模块和USB转串口TTL电平转换模块(7)和数据采集显示器(8)；其中挡墙面板(4)下部通过活页(44)与模型箱底部(3)连接，挡墙面板(4)上部通过球形连杆(43)与模型箱侧壁(2)连接；挡墙面板(4)上开设有若干第一圆孔(41)和第二圆孔(40)；梁式测力传感器(5)的一端设有凸起的圆柱(50)，另一端设有第三圆孔(51)，通过圆柱(50)与第一圆孔(41)之间以及第二圆孔(40)与第三圆孔(51)之间的配合安装将若干梁式测力传感器(5)安装在挡墙面板(4)上；百分表(6)通过第一连杆(60)安装在模型箱侧壁(2)上，且百分表指针与挡墙面板(4)接触；AD模块和USB转串口TTL电平转换模块(7)的一端与梁式测力传感器(5)连接，另一端与数据采集显示器(8)连接；数据采集显示器(8)对梁式测力传感器(5)测到的力进行采集与显示。2.根据权利要求1所述的多功能边坡支护模型试验箱，其特征在于：所述的模型箱侧壁(2)与模型箱后壁(1)以及模型箱侧壁(2)与模型箱底部(3)通过活页连接，两个模型箱侧壁(2)的前端通过第二连杆(42)进行连接。3.根据权利要求1所述的多功能边坡支护模型试验箱，其特征在于：所述的挡墙面板(4)的中间位置开设有一列第一圆孔(41)，每个第一圆孔(41)的水平方向上各开设有一个第二圆孔(40)。4.根据权利要求3所述的多功能边坡支护模型试验箱，其特征在于：所述的圆孔(41)和第二圆孔(40)的数量为14个，第一圆孔(41)的直径为20mm，第二圆孔(40)的直径为10mm，第一圆孔(41)和第二圆孔(40)的孔心距为100mm。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的多功能边坡支护模型试验箱，其特征在于：所述的梁式测力传感器(5)的长度为120mm、宽度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖红建，杨博，宁春明，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61