一种用于离心模型试验的浸水系统技术方案

一种用于离心模型试验的浸水系统，包括外挂水箱、浸水控制水箱和模型箱，浸水控制水箱设置在模型箱上，外挂水箱和模型箱上固定在离心机转臂上，外挂水箱的出口处设置有四口分流器，四口分流器通过四路输水管与浸水控制水箱相连，浸水控制水箱的顶面设置有四个气动快速接头，底面设置有四个气动快速接头，四路输水管分别与浸水控制水箱的顶面的四个气动快速接头相连，模型箱内填装有试验模拟材料并埋设隧道模型，模型箱内还设置有用于对试验模拟材料进行加水的四个浸水软管，浸水软管分别与浸水控制水箱的底面的四个气动快速接头相连。本实用新型专利技术能够实现离心模型试验中不同浸水工况的要求，本实用新型专利技术结构简单，易于实现，具有较强的实用价值。

Immersion system for centrifugal model test

A water immersion system for centrifugal model test comprises an external water tank, a water immersion control water tank and a model box. The water immersion control water tank is arranged on the model box, the external water tank and the model box are fixed on the centrifuge rotating arm, the outlet of the external water tank is provided with a four-port distributor, and the four-port distributor passes through four channels of water transmission pipe and immersion water. The top of the immersion control tank is equipped with four pneumatic fast connectors, the bottom is equipped with four pneumatic fast connectors, and the four pipelines are respectively connected with four pneumatic fast connectors on the top of the immersion control tank. The model box is filled with test simulation materials and a tunnel model is embedded. The model box is also equipped with four pneumatic fast connectors. There are four immersion hoses for adding water to the simulated test material. The immersion hoses are connected with four pneumatic quick connections on the bottom of the immersion control tank. The utility model can realize the requirements of different immersion conditions in centrifugal model test, and the structure of the utility model is simple, easy to realize and has strong practical value.

【技术实现步骤摘要】
一种用于离心模型试验的浸水系统
本技术涉及一种土工试验装置，具体涉及一种用于离心模型试验的浸水系统。
技术介绍
随着城市地下空间的发展，地铁在城市交通中发挥着越来越重要的作用，为了研究地铁隧道在不同地质条件下的受力变形特征，需要进行室内试验模拟。而离心模型试验已被广泛运用于地铁隧道的各项试验中，离心模型试验是用离心力模拟重力，在Ng条件下，使缩尺模型的应力应变情况与原型相似，从而揭示岩土工程边值问题的应力和变形规律，为实际的工程建设提供参考。我国土工离心试验技术虽起步晚，但近年来发展很快，离心模拟试验技术也取得了很大进步，离心机的性能越来越好，功率越来越大，各种附属设备性能也更加完善。为了使之满足各项试验的要求，研究人员对离心试验系统进行了不同形式的升级，如申请号为201610696667.9介绍的用于离心模型试验的一种浸水系统及测试方法，该技术公开了一种用于地铁隧道浸水离心试验的浸水系统，一定程度上满足了地铁隧道浸水离心试要求，但该技术也存在一些问题：使用外挂水箱向模型箱注水时，外挂水箱水压不足导致水流不能通过输水管进入模型箱，无法控制出水量；控制水箱底部选用直通接头与铁制浸水探头，一方面浸水探头的数量少使得浸水孔的数量有限，会导致浸水不够均匀准确，且容易破坏填土体，另一方面将浸水探头埋设完成后，将其连接到浸水控制水箱底部的直通接头时，由于浸水探头的刚度大且长度固定，一旦埋设偏斜或高于预设深度，将对连接造成麻烦；浸水探头与直通接头使用螺栓连接，由于浸水探头已经埋设在土体中，不易旋转，使得对接工序复杂，所以有必要提出一个能够控制出水与均匀浸水的浸水系统。技术内容为克服现有技术中的问题，本技术的目的在于提供一种用于离心模型试验的浸水系统，该系统操作简单快捷、便于控制出水、浸水均匀。为实现上述目的，本技术采用如下的技术方案：一种用于离心模型试验的浸水系统，包括外挂水箱、浸水控制水箱和模型箱，浸水控制水箱设置在模型箱上，外挂水箱和模型箱上固定在离心机转臂上，外挂水箱的出口处设置有四口分流器，四口分流器通过四路输水管与浸水控制水箱相连，浸水控制水箱的顶面设置有四个气动快速接头，底面设置有四个气动快速接头，四路输水管分别与浸水控制水箱的顶面的四个气动快速接头相连，模型箱内填装有试验模拟材料并埋设隧道模型，模型箱内还设置有用于对试验模拟材料进行加水的四个浸水软管，浸水软管分别与浸水控制水箱的底面的四个气动快速接头相连。本技术进一步的改进在于，四口分流器与外挂水箱的出口之间设置有电磁阀。本技术进一步的改进在于，四口分流器的每个出水口处安装有手动阀门。本技术进一步的改进在于，外挂水箱上部开设有注水口，气泵与外挂水箱的注水口相连。本技术进一步的改进在于，外挂水箱上安装有用于测量外挂水箱内部气压的气压表。本技术进一步的改进在于，模型箱为上方开口的箱体，浸水控制水箱的底板与模型箱上方的开口大小相匹配，浸水控制水箱的底板的边缘开设有若干螺孔，浸水控制水箱通过螺栓固定在模型箱上。本技术进一步的改进在于，浸水软管表面上开设有若干浸水孔，并且浸水软管的外侧包裹由纱布，并且通过扎带将纱布与浸水软管固定。本技术进一步的改进在于，浸水孔直径为1mm。本技术进一步的改进在于，浸水软管为蛇形设置。本技术进一步的改进在于，模型箱内还设置有用于测量隧道模型的应变的传感器。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：本技术通过设置外挂水箱、浸水控制水箱和模型箱，浸水控制水箱设置在模型箱上，外挂水箱和模型箱上固定在离心机转臂上，模型箱内填装有试验模拟材料并埋设隧道模型，模型箱内还设置有用于对试验模拟材料进行加水的浸水软管，浸水软管与气动快速接头相连，能够实现离心模型试验中不同浸水工况的要求，本技术结构简单，易于实现，具有较强的实用价值。进一步的，电磁阀与四口分流器控制进入浸水控制水箱的水流量。进一步的，本技术的外挂水箱上部设置压力表，通过气泵向外挂水箱内加入适量气压，气压大小由气压表控制，使得外挂水箱内的水顺利进入模型箱；本技术的外挂水箱在出水口设有四口分流器，每个出水口安设手动阀门，通过其与电磁阀、控制水箱的配合，能够适应多种试验工况；本技术使用的气动快速接头密闭性好，对输水管有良好的固定作用，保证输水管在离心机运行时不脱落，且与浸水软管连接起来方便快速；本技术的浸水软管局部周身开设若干的浸水孔，使得浸水孔位的分布更全面均匀，浸水软管由纱布包裹还能避免可能因水压过大破坏试验用土以及防止浸水孔堵塞，且浸水软管较柔软，连接到气动快速接头时易操作；本技术的电磁阀连接远程控制端，能够远程对实验过程进行控制，提高其精准度与科学性。附图说明图1为本技术的平面结构示意图；图2为本技术的立面结构示意图；图3为本技术的浸水软管结构示意图；图4为本技术的中浸水软管平面布置形式；图5为本技术基本流程图。图中，1-外挂水箱，2-四口分流器，3-输水管，4-电磁阀，5-浸水控制水箱，6-浸水软管，7-模型箱，8-上部注水口，9-固定螺栓，10-隔间，11-浸水孔，12-挡板，13-气动快速接头，14-手动阀门，15-气压表，16-扎带，17-纱布，18-隧道模型，19-螺孔。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。参见图1与图2，一种用于离心模型试验的浸水系统，包括外挂水箱1、浸水控制水箱5和模型箱7，浸水控制水箱5设置在模型箱7上，外挂水箱1和模型箱7上固定在离心机转臂上，外挂水箱1的出口处设置有四口分流器2，并且四口分流器2与外挂水箱1的出口之间设置有电磁阀4，四口分流器2的每个出水口处安装有手动阀门14；四口分流器2通过四路输水管3与浸水控制水箱5相连，浸水控制水箱5内设置有挡板12，挡板12将浸水控制水箱5内部空间均分为4个隔间10，每个隔间10的顶面设置有一个气动快速接头13，每个隔间10的底面设置有一个气动快速接头13，四路输水管3分别与浸水控制水箱5的顶面的四个气动快速接头13相连，模型箱7内填装有试验模拟材料并埋设隧道模型18，隧道模型18在模型箱7中的位置根据实验需要自行选择。模型箱7内还设置有4个用于对试验模拟材料进行加水的四个浸水软管6，每个浸水软管6与每个隔间10底面的气动快速接头13相连。外挂水箱1上部开设有注水口8，气泵与外挂水箱1的注水口8相连，可对外挂水箱1内的水进行施压，外挂水箱1上安装有用于测量外挂水箱1内部气压的气压表15。浸水控制水箱5的宽度小于模型箱7的宽度。模型箱7为上方开口的箱体，浸水控制水箱5的底板与模型箱7上方的开口大小相匹配，浸水控制水箱5的底板的边缘开设有若干螺孔19，浸水控制水箱5通过螺栓9固定在模型箱7上。参见图3，所述浸水软管6是一种pvc软管，根据试验工况长度可自由调整，浸水软管6表面上均匀开设有若干浸水孔11，浸水孔11的直径为1mm，浸水孔11具体通过以下方法加工：首先将软管一端火烧熔化后按压封口，然后用烧红的细铁针沿径向穿过软管，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于离心模型试验的浸水系统，其特征在于，包括外挂水箱(1)、浸水控制水箱(5)和模型箱(7)，浸水控制水箱(5)设置在模型箱(7)上，外挂水箱(1)和模型箱(7)上固定在离心机转臂上，外挂水箱(1)的出口处设置有四口分流器(2)，四口分流器(2)通过四路输水管(3)与浸水控制水箱(5)相连，浸水控制水箱(5)的顶面设置有四个气动快速接头(13)，底面设置有四个气动快速接头(13)，四路输水管(3)分别与浸水控制水箱(5)的顶面的四个气动快速接头(13)相连，模型箱(7)内填装有试验模拟材料并埋设隧道模型(18)，模型箱(7)内还设置有用于对试验模拟材料进行加水的四个浸水软管(6)，浸水软管(6)分别与浸水控制水箱(5)的底面的四个气动快速接头(13)相连；外挂水箱(1)上部开设有注水口(8)，气泵与外挂水箱(1)的注水口(8)相连；外挂水箱(1)上安装有用于测量外挂水箱(1)内部气压的气压表(15)；浸水软管(6)表面上开设有若干浸水孔(11)，并且浸水软管(6)的外侧包裹由纱布(17)，并且通过扎带(16)将纱布与浸水软管(6)固定；浸水孔(11)直径为1mm。

【技术特征摘要】
1.一种用于离心模型试验的浸水系统，其特征在于，包括外挂水箱(1)、浸水控制水箱(5)和模型箱(7)，浸水控制水箱(5)设置在模型箱(7)上，外挂水箱(1)和模型箱(7)上固定在离心机转臂上，外挂水箱(1)的出口处设置有四口分流器(2)，四口分流器(2)通过四路输水管(3)与浸水控制水箱(5)相连，浸水控制水箱(5)的顶面设置有四个气动快速接头(13)，底面设置有四个气动快速接头(13)，四路输水管(3)分别与浸水控制水箱(5)的顶面的四个气动快速接头(13)相连，模型箱(7)内填装有试验模拟材料并埋设隧道模型(18)，模型箱(7)内还设置有用于对试验模拟材料进行加水的四个浸水软管(6)，浸水软管(6)分别与浸水控制水箱(5)的底面的四个气动快速接头(13)相连；外挂水箱(1)上部开设有注水口(8)，气泵与外挂水箱(1)的注水口(8)相连；外挂水箱(1)上安装有用于测量外挂水箱(1)内部气压的气压表(15)；浸水软管(6)表面上开设有若干浸水孔(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李豪，任晨宁，王利宝，张森豪，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61