不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置制造方法及图纸

一种不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置，装置框架包括用于安装管道滑动平台的矩形开口，矩形开口位于装置框架左右两侧，每侧各有上下设置至少三个矩形开口，管道滑动平台包括滑槽、管道支架和套筒，滑槽位于矩形开口上下端，管道支架可滑动地位于滑槽内，套筒内嵌入管道支架所设圆环内，埋地管道的两端分别位于左右套筒内；土体沉陷控制系统包括挡土板和微型液压升降机，挡土板位于装置框架底部，挡土板固定在装置框架底端，微型液压升降机位于挡土板下端，与挡土板下端贴合接触。本发明专利技术可模拟在埋地管道不同埋深、不同直径的情况下，测量分析埋地管道受土体沉陷影响时的应变特征和破坏过程，为埋地管道破坏成因提供试验依据。

【技术实现步骤摘要】
不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置
本专利技术涉及一种管道运输行业中的模拟试验装置，具体的说是一种模拟不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置。
技术介绍
管土相互作用物理模型试验属于岩土工程模型试验的范畴，其理论起源于20世纪初期建立的结构模型试验，目前已逐渐发展并延伸出了管土相互作用现场模型试验、管土相互作用框架式模型试验、管土相互作用离心模型试验和管土相互作用综合模型试验等诸多研究方向。其中，管土相互作用框架式模型试验是指在通常的重力场内，通过在框架模型槽内采用满足相似判据的相似材料制作模型，在模型满足主要边界条件相似的情况下测量其变形和各力学特性参数。该试验既能直观地观察到滑体在滑动过程中的运动特征，也能定量的获得管道与土体的应力、应变、位移等参数，可从定性和定量的角度阐明管土相互作用的机制。在管土相互作用框架式模型试验情况下，管土相互作用一般是在外力条件下发生的现象。外力作用的主要方式有：机械震动或爆破形式模拟的地震波；降雨模拟器模拟降雨条件下的渗流作用；人工堆载的方式在物理模型顶端提供土体的重力；其中，在埋地管道位置的控制和土体沉陷两个方面还存在如下局限或缺陷：(1)现有位置控制系统无法达到精确控制效果，且结构复杂、成本高、操作繁琐，难以满足快速、精确的管道位置控制的要求。(2)土体内部应力、应变复杂，溶洞、土体液化、地震等造成土体沉陷过程的模拟难度大。
技术实现思路
为了克服已有技术无法模拟土体沉陷情况下不同埋深的埋地管道所受影响的不足,本专利技术提供了一种不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置，利用这种装置，可模拟在埋地管道不同埋深、不同直径的情况下，测量分析埋地管道受土体沉陷影响时的应变特征和破坏过程，为埋地管道破坏成因提供试验依据。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置，包括装置框架、土体沉陷控制系统、移动装置；所述装置框架包括用于安装管道滑动平台的矩形开口，所述矩形开口位于装置框架左右两侧，每侧各有上下设置至少三个矩形开口，所述管道滑动平台包括滑槽、管道支架和套筒，所述滑槽位于矩形开口上下端，所述管道支架可滑动地位于滑槽内，所述套筒内嵌入管道支架所设圆环内，埋地管道的两端分别位于左右套筒内；所述土体沉陷控制系统包括挡土板和微型液压升降机，所述挡土板位于装置框架底部，挡土板固定在装置框架底端，所述微型液压升降机位于挡土板下端，与挡土板下端贴合接触，控制挡土板上下移动的速率。进一步，所述管道支架下端与轴承相切，所述管道支架通过轴承与滑槽连接。再进一步，所述试验装置还包括位置控制系统，所述位置控制系统包括卡锁，所述管道支架上端设有等距圆孔，所述等距圆孔为控制位置的尺寸孔所述卡锁可插入管道滑动平台上端滑槽中间留置的圆孔中，连接尺寸孔，起到固定管道支架和控制管道位置的作用。更进一步，所述试验装置还包括移动装置，所述移动装置包括滑轮支撑杆、轮刹和滑轮，固定板上设有四个圆孔，所述支撑杆被螺母固定在装置框架底端四个角端，所述滑轮位于滑轮支撑杆底部，所述轮刹位于支撑杆下端和滑轮的上端。所述装置框架上安装手推杆。本专利技术的有益效果主要表现在：(1)该试验装置可应用于管土相互作用框架式模型试验，通过装置底部挡土板的卸除来模拟土体沉陷，引起管土相互作用；(2)该试验装置结构简单，易于操作，可在深基坑物理模型顶端放置轻质板，在轻质板上叠加适量砝码，以达到试验对荷载的要求；(3)该试验装置位置控制系统构造简易，在一定程度上可精准控制管道的位置；(4)该试验装置不但可以开展不同埋深情况下的管土相互作用研究，也能研究不同直径情况下的管土相互作用；(5)该试验装置可以模拟不同埋置率(埋深与管径之比)情况下的管土相互作用研究；(6)该试验装置构件强度高、刚度大，构件偶尔出现破坏的可能性非常小，即便出现破损，也易于修理或更换；(7)该试验装置的滑轮支撑杆的设计，便于微型液压升降机与装置底部的衔接，避免土体出现堆积、停滞等影响试验结果的现象；(8)该试验装置可作为岩土工程模型试验的参考对象，成本低，应用前景广阔，经济效益显著。附图说明图1为本专利技术一个实施例的立体结构示意图。图2为图1装置的主视图。图3为图1装置的俯视图。图4为图1装置的仰视图。图5为试验装置管道滑动平台构造图。图6为试验装置管道位置控制系统构造图。图7为管道支架的构造图。图8为移动系统的构造图。图中：1—装置框架，2—手推杆，3—管道支架，4—埋地管道，5—卡锁，6—套筒，7—螺母，8—支撑杆，9—轮刹，10—滑轮，11—轴承，12—挡土板，13—尺寸孔，14—上端滑槽，15—下端滑槽，16—轴承孔，17、18—螺孔，19—圆孔。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1～图8，一种不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置，包括装置框架、位置控制系统、土体沉陷控制系统、移动装置；所述装置框架包括用于安装管道滑动平台的矩形开口，所述矩形开口位于装置框架左右两侧，每侧各有上下设置至少三个矩形开口；所述管道滑动平台包括滑槽、管道支架和套筒，所述下端滑槽内部设有两个轴承，所述手推杆设在装置后端；所述位置控制系统包括卡锁，所述管道支架置于管道滑动平台中，管道支架下端与轴承相切，管道支架上端设有等距圆孔，作为控制位置的尺寸孔，所述套筒紧密嵌入管道支架中间留置的圆环中，所述卡锁可插入管道滑动平台上端滑槽中间留置的圆孔中，连接尺寸孔，起到固定管道支架和控制管道位置的作用；所述土体沉陷控制系统包括挡土板、微型液压升降机，所述挡土板的数量有三块，位于装置框架底部，使用螺母将挡土板固定在装置框架底端，所述微型液压升降机位于挡土板下端，与挡土板下端贴合接触，控制挡土板上下移动的速率；所述移动装置滑轮支撑杆、轮刹、滑轮，固定板上设有四个圆孔，所述支撑杆被螺母固定在装置框架底端四个角端，所述滑轮位于滑轮支撑杆底部，所述轮刹位于支撑杆下端，滑轮的上端。所述管道滑动平台各有三个位于装置框架前端和后端，且每两个管道滑动平台位于同一水平面，当然，所述管道滑动平台也可以是其他数量。所述滑槽上下端距离接近管道支架的高度，保证管道支架只能沿两侧滑动。所述滑轮支撑杆长度为500mm，支撑杆通过四颗螺母与装置主体固定。所述轮刹按下后，可固定滑轮，使滑轮无法滑动，起到固定整个试验装置的作用。所述滑轮外胎采用橡胶材料或其他具备较大摩擦性材料制造。所述套筒具有多种型号，外径与管道支架中间留置的圆环相等，内径随埋地管道直径的变化而变化，起到固定埋地管道的作用。所述卡锁可通过滑槽上端留置的圆孔，插入管道支架上端留置的圆孔(尺寸孔)，用以控制管道支架的位置，间接控制埋地管道的位置。所述管道支架上端留置的圆孔间距20mm，数量为15。所述挡土板分别位于装置底部两侧和中间，扩大管道与沉陷区距离，充分利用装置的空间。所述微型液压升降机在未启用之前，顶部托盘距离装置顶端应大于200mm，保证土体沉陷过程中不会出现土体堆积停滞等现象。本实施例的不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置，包括装置框架、位置控制系统、土体沉陷控制系统、移动装置，具体来说如下。为充分利用试验装置的空间，装置框架1设计三层管道滑动平台，三层管道滑动平台相距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置，其特征在于：包括装置框架、土体沉陷控制系统、移动装置；所述装置框架包括用于安装管道滑动平台的矩形开口，所述矩形开口位于装置框架左右两侧，每侧各有上下设置至少三个矩形开口，所述管道滑动平台包括滑槽、管道支架和套筒，所述滑槽位于矩形开口上下端，所述管道支架可滑动地位于滑槽内，所述套筒内嵌入管道支架所设圆环内，埋地管道的两端分别位于左右套筒内；所述土体沉陷控制系统包括挡土板和微型液压升降机，所述挡土板位于装置框架底部，挡土板固定在装置框架底端，所述微型液压升降机位于挡土板下端，与挡土板下端贴合接触，控制挡土板上下移动的速率。

【技术特征摘要】
1.一种不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置，其特征在于：包括装置框架、土体沉陷控制系统、移动装置；所述装置框架包括用于安装管道滑动平台的矩形开口，所述矩形开口位于装置框架左右两侧，每侧各有上下设置至少三个矩形开口，所述管道滑动平台包括滑槽、管道支架和套筒，所述滑槽位于矩形开口上下端，所述管道支架可滑动地位于滑槽内，所述套筒内嵌入管道支架所设圆环内，埋地管道的两端分别位于左右套筒内；所述土体沉陷控制系统包括挡土板和微型液压升降机，所述挡土板位于装置框架底部，挡土板固定在装置框架底端，所述微型液压升降机位于挡土板下端，与挡土板下端贴合接触，控制挡土板上下移动的速率。2.如权利要求1所述的不同埋深情况下的管土相互作用物理模型试验装置，其特征在于：所述管道支架下端与轴承相切，所述管道支架通过轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍睿，李朝旺，罗战友，黄曼，夏才初，赵程，张国柱，杜时贵，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33