本发明专利技术公开了一种土工离心模型试验用路堤分层填筑装置，包括：模型箱，以及分别设置在模型箱上的泄砂推拉机构和储砂组件；泄砂推拉机构包括设置在模型箱上的支撑架、设置在支撑架上的推动件、以及与推动件输出端连接的泄砂滑板，泄砂滑板的底部悬吊设置有导流板，导流板远离泄砂滑板的端部呈弯折状，泄砂滑板上设置有滑板泄砂孔；储砂组件包括储砂箱和承砂底板，储砂箱设置在模型箱的顶部，承砂底板设置在储砂箱内侧底部并与储砂箱的侧壁抵接，承砂底板上设置有与滑板泄砂孔相匹配的底板泄砂孔。通过设置导流板，有效减弱了离心机旋转过程中科里奥利加速度的影响，实现了离心模型试验中路堤分层填筑良好模拟，提高了试验的精准度。度。度。
【技术实现步骤摘要】
一种土工离心模型试验用路堤分层填筑装置
[0001]本专利技术涉及土工离心模型试验
，具体涉及一种土工离心模型试验用路堤分层填筑装置。
技术介绍
[0002]土工离心模型试验结合了原型试验和小模型试验的优势，通过高速旋转的离心机补偿了模型尺寸缩小而导致的土体自重应力损失，而且试验可重复性高、耗时短、成本低，在岩土工程试验
已得到了广泛应用。
[0003]对于铁路、公路工程中路堤荷载作用下的地基变形与稳定性等问题，土工离心模型试验技术是目前最为可靠，快速的试验方法。但在离心环境下对铁路、公路路堤施工期的填筑模拟，传统试验方法有明显的缺陷。无论是在停机状态下一次性将模型路堤填筑完成，然后采用分级增大离心加速度的方法模拟路堤分层填筑过程，还是采取中途多次停机、分层填筑模型路堤的方法，均不能合理地反映路堤填筑过程中模型应力状态的变化。
[0004]另一类模拟技术是在离心机运转过程中通过控制模型箱顶部的空中泄砂设备，使砂料以一定方式降落在地基面后分层形成路堤，如滑板式、滚筒泄砂式、机械手填筑式装置等。但因超重力环境下的路堤填筑模拟技术复杂，对机电设备性能要求较高等问题，这类空中泄砂模拟设备并未在岩土工程离心模拟测试
得到推广应用，主要存在以下问题：在离心环境下，砂箱内的砂料在降落过程中其轨迹将不可避免的受到科里奥利加速度的影响发生偏转，较难在分层填筑过程中形成所设计的模型路堤几何形状；对于滑板式泄砂装置，超重力场下泄砂滑板自身挠度较大，与上层承砂底板形成较大间隙，砂料进入间隙，可能会使砂料从滑板泄砂孔自动下泄或是产生阻力影响下层泄砂滑板滑动；对于上层主要起承重作用的承砂底板，由于上覆砂料的压力和自重而产生较大变形，会挤压下层泄砂滑板，使二者之间产生较大挤压力而阻碍泄砂滑板滑动。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种土工离心模型试验用路堤分层填筑装置，以解决现有砂箱内的砂料在降落过程中其轨迹会受到科里奥利加速度的影响发生偏转从而影响试验精准度的问题。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]一种土工离心模型试验用路堤分层填筑装置，包括：模型箱，以及分别设置在模型箱上的泄砂推拉机构和储砂组件；
[0008]泄砂推拉机构包括设置在模型箱上的支撑架、设置在支撑架上的推动件、以及与推动件输出端连接的泄砂滑板，泄砂滑板的底部悬吊设置有导流板，导流板远离泄砂滑板的端部呈弯折状，泄砂滑板上设置有滑板泄砂孔；
[0009]储砂组件包括储砂箱和承砂底板，储砂箱为上下开口的箱体结构，储砂箱设置在模型箱的顶部，承砂底板设置在储砂箱内侧底部并与储砂箱的侧壁抵接，承砂底板上设置
有与滑板泄砂孔相匹配的底板泄砂孔。
[0010]采用上述技术方案的有益效果为：承砂底板上设置有底板泄砂孔，泄砂滑板上设置有滑板泄砂孔，且底板泄砂孔的位置与滑板泄砂孔的位置相匹配，启动推动件，推动件驱使泄砂滑板移动，从而使泄砂滑板将底板泄砂孔封堵，此时在储砂组件内放置按照标定比例装填路堤的砂料，将装置放置在离心机上，通过推动件控制泄砂滑板做往复运动，从而使底板泄砂孔开启和封闭，砂料经底板泄砂孔和滑板泄砂孔，沿导流板落入到地基模型的表面，堆积形成路堤。在离心机运转过程中模拟路堤填筑过程时，砂料下落会受科里奥利加速度的影响，其运动轨迹将会偏转一定的角度，通过设置导流板，导流板远离泄砂滑板的端部呈弯折状，能有效调整砂料的运动轨迹，从而使试验更精准。
[0011]进一步地，导流板的弯折角度为θ，且0
°
＜θ＜90
°
。
[0012]采用上述技术方案的有益效果为：在离心机运转过程中模拟路堤填筑过程时，砂料下落会受科里奥利加速度的影响，其运动轨迹将会偏转一定的角度，通过将导流板设置一定弯折角度，能有效调整砂料的运动轨迹，从而使试验更精准。
[0013]进一步地，储砂组件还包括刚性承台、分隔竖板，刚性承台设置在储砂箱的底部，且与模型箱的顶部连接，分隔竖板设置有多个，且分隔竖板垂直设置在承砂底板上，分隔竖板与储砂箱的侧壁之间设置有填充层，底板泄砂孔设置在相邻分隔竖板之间。
[0014]采用上述技术方案的有益效果为：通过设置分隔竖板，用于对储砂箱内部空间进行分割，形成用于控制路堤分层填筑的独立隔室。刚性承台用于支撑储砂箱。在试验前从储砂箱的上方填充放置按照标定比例装填路堤的砂料，用于在承砂底板上放置标定比例的砂料，在离心机高速旋转过程中砂料产生的压力主要作用于承砂底板上，通过分隔竖板增强了承砂底板的抗弯刚度，减小了承砂底板的变形，使试验更可靠。由于刚性承台具有一定的宽度，位于刚性承台正上方的砂料会由于刚性承台的原因被阻挡，泄砂时会导致位于刚性承台正上方的砂料存在残留，通过设置填充层，避免了砂料残留的情况。
[0015]进一步地，储砂箱的顶部设置有第一横梁，第一横梁通过吊杆与承砂底板连接。
[0016]采用上述技术方案的有益效果为：通过设置横梁，且横梁通过吊杆与承砂底板连接，使承砂底板与储砂箱连接更稳固，且在试验过程中，离心机的高速旋转会使砂料的压力作用在承砂底板上。通过横梁和吊杆，减小了承砂底板的变形。
[0017]进一步地，刚性承台上设置有第一滑槽，第一滑槽内设置有第一钢珠，泄砂滑板与所述第一钢珠滑动配合。
[0018]采用上述技术方案的有益效果为：通过设置泄砂滑板与第一钢珠滑动配合，当泄砂滑板在滑动时，通过第一钢珠用于减小滑动过程中产生的摩擦力和阻力，从而使试验结果更精准。
[0019]进一步地，泄砂滑板的底部设置有托梁，储砂箱的顶部还设置有第二横梁，托梁通过托梁吊杆与第二横梁连接；
[0020]托梁上设置有第二滑槽，第二滑槽内设置有第二钢珠，泄砂滑板与第二钢珠滑动配合。
[0021]采用上述技术方案的有益效果为：通过设置托梁以及托梁吊杆，用于减小泄砂滑板在滑动过程中的摩擦力，同时减小了泄砂滑板的挠度。通过设置第二滑槽，以及第二滑槽上设置第二钢珠，泄砂滑板在推动件的作用下做往复运动时，会带动泄砂滑板沿第一钢珠
滑动，通过第二钢珠，给泄砂滑板提供了滑动支点，与第一钢珠配合使泄砂滑板的滑动更稳定，且通过与第二钢珠滑动配合减小了泄砂滑板在滑动时产生的摩擦力和阻力，从而使试验结果更精准。通过设置第一横梁，且第一横梁通过吊杆与承砂底板连接，减小了承砂底板的变形；通过第二横梁、托梁以及托梁吊杆，减小了泄砂滑板的挠度。第一横梁与第二横梁共同作用，控制了承砂底板和泄砂滑板的间隙，避免了从承砂底板和泄砂滑板间泄砂的情况，使结构更可靠。
[0022]进一步地，承砂底板与泄砂滑板之间存在间隙，且间隙不大于砂粒的平均粒径。
[0023]采用上述技术方案的有益效果为：通过承砂底板与泄砂滑板之间设计间隙，且间隙不大于砂粒的平均粒径，当推动件控制泄砂滑板沿第一钢珠以及第二钢珠滑动时，会有少量的砂粒流入到承砂底板与泄砂滑板之间，此时由于砂粒的原因会增加承砂底板与泄砂滑板之间的摩擦力，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种土工离心模型试验用路堤分层填筑装置，其特征在于，包括：模型箱(1)，以及分别设置在所述模型箱(1)上的泄砂推拉机构(3)和储砂组件(2)；所述泄砂推拉机构(3)包括设置在所述模型箱(1)上的支撑架(301)、设置在所述支撑架(301)上的推动件(302)、以及与所述推动件(302)输出端连接的泄砂滑板(303)，所述泄砂滑板(303)的底部悬吊设置有导流板(305)，所述导流板(305)远离所述泄砂滑板(303)的端部呈弯折状，所述泄砂滑板(303)上设置有滑板泄砂孔(304)；所述储砂组件(2)包括储砂箱(201)和承砂底板(202)，所述储砂箱(201)为上下开口的箱体结构，所述储砂箱(201)设置在所述模型箱(1)的顶部，所述承砂底板(202)设置在所述储砂箱(201)内侧底部并与所述储砂箱(201)的侧壁抵接，所述承砂底板(202)上设置有与所述滑板泄砂孔(304)相匹配的底板泄砂孔(203)。2.根据权利要求1所述的土工离心模型试验用路堤分层填筑装置，其特征在于，所述导流板(305)的弯折角度为θ，且0
°
＜θ＜90
°
。3.根据权利要求1所述的土工离心模型试验用路堤分层填筑装置，其特征在于，所述储砂组件(2)还包括刚性承台(204)、分隔竖板(205)，所述刚性承台(204)设置在所述储砂箱(201)的底部，且与所述模型箱(1)的顶部连接，所述分隔竖板(205)设置有多个，且所述分隔竖板(205)垂直设置在所述承砂底板(202)上，所述分隔竖板(205)与所述储砂箱(201)的侧壁之间设置有填充层(216)，所述底板泄砂孔(203)设置在相邻所述分隔竖板(205)之间。4.根据权利要求3所述的土工离心模型试验用路堤分层填筑装置，其特征在于，所述储砂箱(201)的顶部设置有第一横梁(206)...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗强，刘宏扬，王腾飞，薛元，张良，蒋良潍，张东卿，李品锋，王威龙，黄豫，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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