大型涉水工程混合试验平台制造技术

本实用新型专利技术提供大型涉水工程混合试验平台，其特征在于，包括：填料室，内部承装待测填料，上部开口，四周侧中的两侧分别作为位移侧和连通侧均设有开口，另外两侧作为观察侧均设有透明观察窗；垂向位移模拟部，包括：安装底板，多个第一升降单元，和垂向测力计；侧向位移模拟部，包括：安装侧板，多个第二升降单元，和侧向测力计；加载部，安装在伸缩填料室的上部开口处，加载端朝向待测填料上表面，对待测填料施加法向和径向动态载荷；水槽，一端与填料室的连通侧相连通，另一端沿着侧向延伸，两侧作为观察侧均设有透明观察窗，两端部底板上均设有水流口；以及造流部，与波浪水槽的水流口相连通，进行流速可调的双向造流。进行流速可调的双向造流。进行流速可调的双向造流。

【技术实现步骤摘要】
大型涉水工程混合试验平台


[0001]本技术属于边坡工程模型试验领域，具体涉及大型涉水工程混合试验平台。

技术介绍

[0002]在边坡工程领域，边坡工程试验装置被广泛运用于揭示路堤的不均匀沉降规律与以及循环荷载下涉水路堤及岸堤的应力、应变特性。由于近海近江施工区域周边环境以及地质条件的限制，现场往往不便于开展有关试验；现有的模拟装置难以较好地模拟涉水工程中不同频率、波速的水波对边坡产生的影响；由于工程中路堤、岸堤结构的变形过程十分缓慢，现有的边坡工程物理试验装置无法对长期运营的路堤、岸堤进行工作性状和受力机制的模拟，并且，现有的边坡工程试验装置对于边界条件的处理十分简单，忽略了大量实际工程中现实问题如既有公路的扩建与交通荷载、风荷载等动态载荷的影响。

技术实现思路

[0003]本技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供大型涉水工程混合试验平台，能够有效模拟实际工程中涉水施工区域周边复杂环境以及地质条件，开展全方位涉水边界条件的边坡土体相关试验。
[0004]为了实现上述目的，本技术采用了以下方案：
[0005]本技术提供大型涉水工程混合试验平台，其特征在于，包括：填料室，内部承装待测填料，上部开口，四周侧中的两侧分别作为位移侧和连通侧均设有开口，另外两侧作为观察侧均设有透明观察窗；垂向位移模拟部，包括：设置在填料室底部上、具有多个第一安装工位的安装底板，安装在多个第一安装工位上、移动端朝向上、形成阵列式升降结构、可施加垂向移位的多个第一升降单元，和用于测量待测填料垂向压力的垂向测力计；侧向位移模拟部，包括：设置在填料室的位移侧上、具有多个第二安装工位的安装侧板，安装在多个第二安装工位上、移动端朝向填料室中填料侧面，形成阵列式伸缩结构、可施加侧向移位的多个第二升降单元，和用于测量填料侧向压力的侧向测力计；加载部，安装在伸缩填料室的上部开口处，加载端朝向待测填料上表面，对待测填料施加法向和径向动态载荷；水槽，一端与填料室的连通侧相连通，另一端沿着侧向延伸，两侧作为观察侧均设有透明观察窗，两端部底板上均设有水流口；以及造流部，与波浪水槽的水流口相连通，进行流速可调的双向造流。
[0006]优选地，本技术所涉及的大型涉水工程混合试验平台，还可以具有这样的特征：造波部，设置在波浪水槽的另一端，制造波长、波高可调的波浪。
[0007]优选地，本技术所涉及的大型涉水工程混合试验平台，还可以具有这样的特征：填料室的底部为中空的承重台。
[0008]优选地，在本技术所涉及的大型涉水工程混合试验平台中，侧向位移模拟部还包括：从下至上间隔设置在位移侧框体中的多个用于辅助支撑升降单元的支撑横杆，相邻支撑横杆的间距与阵列式伸缩结构中一排升降单元相对应。
[0009]优选地，本技术所涉及的大型涉水工程混合试验平台，还可以具有这样的特征：垂向位移模拟部和侧向位移模拟部均还包括：防水保护罩，罩设在第一或第二升降单元和测力计上，并留有让各个升降单元独立施加移位的余量；测力计位于升降单元的移动端内。
[0010]优选地，在本技术所涉及的大型涉水工程混合试验平台中，加载部包括：依次相连的法向力学传感器、法向驱动电机、法向连杆、法向弹簧，和依次相连的径向力学传感器、径向驱动电机、径向连杆、径向弹簧，以及通过连接件分别在法向上与法向弹簧相连、在径向上与径向弹簧弹性相连的加载桩。
[0011]优选地，在本技术所涉及的大型涉水工程混合试验平台中，水槽包括：支撑架，位于支撑架上的主体框架，安装在主体框架侧面镂空区域的透明观测板，设置在主体框架底部的底板，以及形成在底板两端部上的两个水流口。
[0012]优选地，本技术所涉及的大型涉水工程混合试验平台，还可以具有这样的特征：水槽的长度为填料室的3倍以上。
[0013]优选地，本技术所涉及的大型涉水工程混合试验平台，还可以具有这样的特征：造流部包括通过管路依次相连的第一水管、第一水箱、第一流量调节构件、双向造流泵、第二流量调节构件、第二水箱、第二水管；第一水箱和第二水箱分别与两个水流口相连通，并且两个水箱的上侧均设有整流栅。
[0014]优选地，本技术所涉及的大型涉水工程混合试验平台，还可以具有这样的特征：造波部包括：造波板、安装架和可水平往复运动的驱动电机，造波板安装在安装架的正面，安装架顶部与驱动电机相连。
[0015]技术的作用与效果
[0016]本技术所提供的大型涉水工程混合试验平台由于具有以上结构，因此：
[0017]1、通过垂向位移模拟部和侧向位移模拟部中阵列分布的升降单元，独立且灵活地调整位移，并能够测量填料模型的各局部小区域的位移与应力的变化关系，能很好地对实际工程中土体不均匀沉降和地质构造和公路拓宽施工影响的试验影响研究等问题进行研究；
[0018]2、通过加载部施加法向和径向动态载荷从而使填料室中填料模型受到不同的复杂动荷载、循环荷载，可用于不同边界条件下的风电岸坡结构物，在波浪、风荷载下的灾变机制相关研究；
[0019]3、通过造流部和造波部模拟不同流速、不同波长的波浪，由水槽将水波导向填料室的填料模型，可模拟不同流速、不同波长的波浪对边坡的冲击，使开展的涉水边坡试验范围更加广泛，并且通过波浪水槽能够直观看见水波的形成、运动过程以及边坡受水波冲击下的变形状态，可以进行波浪暗流对岛礁的侵蚀作用和涉水路堤的长期稳定性模拟试验；
[0020]4、驱动电机为伺服电机通过前后侧的连接梁安装在水槽上，可驱动安装架从而带动造波板按照预定频率和行程进行水平往复运动，从而制造所需波长、波高的波浪，实现对物理模型中涉水边界条件的调节，可进行涉水边坡工程中岸堤在波浪作用下的长期稳定性影响试验和涉水路堤的工作性状相关试验。
[0021]该大型涉水工程混合试验平台可用于涉水边界下的地下管道、管廊等土中构筑物的受力机制和下沉位移相关研究，还可以对波浪暗流对岛礁的侵蚀作用研究，对复杂动荷
载、波浪、风荷载等循环荷载，对岸坡风电结构物的长期影响研究，模拟崩岸、淘蚀以及涉水路堤的稳定性，还可运用于公路拓宽施工影响等相关问题的试验研究。
附图说明
[0022]图1是本技术实施例涉及的大型涉水工程混合试验平台的结构示意图；
[0023]图2是本技术实施例涉及的填料室的结构示意图；
[0024]图3是本技术实施例涉及的垂向位移模拟部和侧向位移模拟部的结构示意图；
[0025]图4是本技术实施例涉及的升降单元的结构示意图；
[0026]图5是本技术实施例涉及的螺纹底板的结构示意图；
[0027]图6是本技术实施例涉及的螺纹侧板的结构示意图；
[0028]图7是本技术实施例涉及的加载部的结构示意图；
[0029]图8是本技术实施例涉及的水槽的结构示意图；
[0030]图9是本技术实施例涉及的水槽的部分结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大型涉水工程混合试验平台，其特征在于，包括：填料室，内部承装待测填料，上部开口，四周侧中的两侧分别作为位移侧和连通侧均设有开口，另外两侧作为观察侧均设有透明观察窗；垂向位移模拟部，包括：设置在所述填料室底部上、具有多个第一安装工位的安装底板，安装在所述多个第一安装工位上、移动端朝向上、形成阵列式升降结构、可施加垂向移位的多个第一升降单元，和用于测量所述待测填料垂向压力的垂向测力计；侧向位移模拟部，包括：设置在所述填料室的位移侧上、具有多个第二安装工位的安装侧板，安装在所述多个第二安装工位上、移动端朝向填料室中填料侧面，形成阵列式伸缩结构、可施加侧向移位的多个第二升降单元，和用于测量填料侧向压力的侧向测力计；加载部，安装在伸缩填料室的上部开口处，加载端朝向所述待测填料上表面，对所述待测填料施加法向和径向动态载荷；水槽，一端与所述填料室的连通侧相连通，另一端沿着侧向延伸，两侧作为观察侧均设有透明观察窗，两端部底板上均设有水流口；以及造流部，与所述水槽的水流口相连通，进行流速可调的双向造流。2.根据权利要求1所述的大型涉水工程混合试验平台，其特征在于，还包括：造波部，设置在所述水槽的所述另一端，制造波长、波高可调的波浪。3.根据权利要求1所述的大型涉水工程混合试验平台，其特征在于：其中，所述填料室的底部为中空的承重台。4.根据权利要求1所述的大型涉水工程混合试验平台，其特征在于：其中，所述侧向位移模拟部还包括：从下至上间隔设置在所述位移侧框体中的多个用于辅助支撑所述升降单元的支撑横杆，相邻所述支撑横杆的间距与所述阵列式伸缩结构中一排所述升降单元相对应。...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮瑞，田子衿，王金元，陈成，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：