一种地面塌陷模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种地面塌陷模拟装置，包括模型箱，模型箱中设有塌陷模拟部件，塌陷模拟部件包括竖隔板、底板及顶板构成封闭空间，封闭空间中设有电动机、压力传感器、激光测距传感器伸缩杆及连接件；电动机驱动伸缩杆伸缩，伸缩杆带动顶板进行垂直方向的运动；压力传感器设于伸缩杆顶部，用于监测顶板发生位移时受到的力；电动机、压力传感器及激光测距传感器连接有伺服加载控制系统；本发明专利技术使用激光测距传感器测得塌陷模拟部件的顶板位移，通过压力传感器监测顶板产生位移时所受到的力，伺服加载控制系统基于实时传感器数据、利用伺服环程序控制微型电动机伸缩杆的移动，以此来进行模拟地面塌陷的过程与状态，从而为城市地面塌陷问题提供参考。题提供参考。题提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种地面塌陷模拟装置


[0001]本专利技术涉及道路工程领域，尤其是涉及一种地面塌陷模拟装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着地下空间开发、地下水开采以及极端天气的影响，地面塌陷发生的频次不断攀升。
[0003]地面塌陷是指地表岩土体受自然因素作用或人类工程活动影响而向下塌落，并在地面形成塌陷坑(洞)而造成灾害的一种现象或过程，具有隐蔽性和突发性。地面塌陷主要包括岩溶地面塌陷和采空地面塌陷，其塌陷发生在特定地质环境条件下，规模一般较大，面积在数十平方米至数百平方千米不等。地面塌陷具有破坏性大、不易预见、突发性等特点。因此设计全自动地面塌陷模拟装置是非常必要的，通过分析地面塌陷的过程与特点，以期能够在真实发生地面塌陷时做出预警和迅速响应。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种地面塌陷模拟装置。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种地面塌陷模拟装置，包括模型箱，所述模型箱为矩形箱体，模型箱由多个挡板组成；
[0007]模型箱中设有塌陷模拟部件，塌陷模拟部件包括竖隔板、底板及顶板，竖隔板、底板及顶板构成封闭空间，顶板可沿垂直方向运动；
[0008]所述封闭空间中设有电动机、压力传感器、激光测距传感器伸缩杆及连接件；
[0009]所述伸缩杆设于电动机顶部，电动机驱动伸缩杆伸缩；
[0010]所述伸缩杆顶部与顶板底部相连，伸缩杆带动顶板进行垂直方向的运动；
[0011]所述压力传感器设于伸缩杆顶部，用于监测顶板发生位移时受到的力；
[0012]所述电动机、压力传感器及激光测距传感器连接有伺服加载控制系统，伺服加载控制系统用于控制电动机和接收压力传感器及激光测距传感器发送的传感器数据；试验人员可以通过伺服加载控制系统端定量设置电动机运动位移，并可在伺服加载控制系统中实时获取来自压力传感器、激光测距传感器的测量数据，基于此数据，利用伺服环程序，智能化控制电动机伸缩杆的移动，以达到试验所需的位移要求。
[0013]所述激光测距传感器通过连接件固定于电动机上。
[0014]进一步地，所述塌陷模拟部件部署于模型箱内部，塌陷模拟部件与模型箱之间填充有泥土。
[0015]进一步地，构成模型箱四周的挡板为由透明材质制成的挡板，试验人员可以透过有机玻璃观察模型箱内的情况。
[0016]进一步地，所述竖隔板、底板及顶板均由透明材质制成。
[0017]进一步地，所述竖隔板包括多个，竖隔板与底板通过胶接固定。
[0018]进一步地，所述电动机底部通过螺栓固定于底板上。
[0019]进一步地，所述电动机包括四个。
[0020]进一步地，所述电动机与激光测距传感器顶部位于同一水平线处。
[0021]进一步地，所述连接件为U形连接件。
[0022]进一步地，所述连接件的连接口通过螺栓固定。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术使用激光测距传感器测得塌陷模拟部件的顶板位移，通过压力传感器监测顶板产生位移时所受到的力，伺服加载控制系统基于实时传感器数据、利用伺服环程序控制微型电动机伸缩杆的移动，以此来进行模拟地面塌陷的过程与状态，通过分析地面塌陷的过程与特点，为城市地面塌陷问题提供参考，从而能够在真实发生地面塌陷时做出预警和迅速响应，具有良好的实际意义。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的一个实施例的结构示意图；
[0026]图2为图1的俯视图；
[0027]图3为U型连接件示意图。
[0028]附图中标号与各个部件的对应关系为：1
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电动机，2
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压力传感器，3
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激光测距传感器，4
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竖隔板，5
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底板，6
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顶板，7
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伸缩杆，8
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U型连接件，9
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模型箱，10
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挡板，11
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伺服加载控制系统，12
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螺栓。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0030]本专利技术提出了一种地面塌陷模拟装置，如图1
‑
3所示，为一种优选的实施方式，装置模型箱9，所述模型箱9为矩形箱体，模型箱9由5个挡板10组成；挡板10由透明的有机玻璃制成，试验人员可以透过有机玻璃观察模型箱内的情况；
[0031]模型箱9中设有塌陷模拟部件，塌陷模拟部件与模型箱9之间填充有泥土。
[0032]塌陷模拟部件包括竖隔板4、底板5及顶板6，竖隔板4、底板5及顶板6构成封闭空间，顶板6可沿垂直方向运动；本实施例中，竖隔板4、底板5及顶板6均由透明材质制成，竖隔板4包括4个，底板5为矩形，竖隔板4与底板5通过胶接固定。
[0033]竖隔板4、底板5及顶板6构成的封闭空间中设有电动机1、压力传感器2、激光测距传感器3伸缩杆7及连接件8；
[0034]伸缩杆7设于电动机1顶部，电动机1驱动伸缩杆7伸缩；伸缩杆7顶部与顶板6底部胶接相连，伸缩杆7带动顶板6进行垂直方向的运动；
[0035]压力传感器2设于伸缩杆7顶部，压力传感器2的另一端接触顶板6底部，用于监测顶板6发生位移时受到的力；
[0036]本实施例中，电动机1底部通过螺栓固定于底板5上，且电动机1共包括四个，激光
测距传感器3通过连接件8固定于电动机1上，电动机1与激光测距传感器3顶部位于同一水平线处。
[0037]同时，电动机1、压力传感器2及激光测距传感器3连接有伺服加载控制系统11，伺服加载控制系统11用于控制电动机1和接收压力传感器2及激光测距传感器3发送的传感器数据；试验人员可以通过伺服加载控制系统端定量设置电动机运动位移，并可在伺服加载控制系统中实时获取来自压力传感器、激光测距传感器的测量数据，基于此数据，利用伺服环程序，智能化控制电动机伸缩杆的移动，以达到试验所需的位移要求。伺服加载控制系统11部署于机箱9外部，通过导线与电动机1、压力传感器2及激光测距传感器3连接。
[0038]本实施例中，设计的连接件8为U形连接件，如图3所示，连接件8的连接口通过螺栓12固定。
[0039]优选的，本实施例中所采用的电动机1为微型电动机。
[0040]本实施例的全自动地面塌陷模拟装置，试验时，首先在模型箱9底部填一少部分土；其次，将塌陷模拟部件放入模型箱内的土层上；再次，将塌陷模拟部件四周及顶部填满土；打开微型电动机1使伸缩杆7能够上下移动；当顶板6发生位移时，顶板6上部覆盖的土应力会发生改变，导致顶板6受到的压力发生变化，使用激光测距传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地面塌陷模拟装置，其特征在于，包括模型箱(9)，所述模型箱(9)为矩形箱体，模型箱(9)由多个挡板(10)组成；模型箱(9)中设有塌陷模拟部件，塌陷模拟部件包括竖隔板(4)、底板(5)及顶板(6)，竖隔板(4)、底板(5)及顶板(6)构成封闭空间，顶板(6)可沿垂直方向运动；所述封闭空间中设有电动机(1)、压力传感器(2)、激光测距传感器(3)伸缩杆(7)及连接件(8)；所述伸缩杆(7)设于电动机(1)顶部，电动机(1)驱动伸缩杆(7)伸缩；所述伸缩杆(7)顶部与顶板(6)底部相连，伸缩杆(7)带动顶板(6)进行垂直方向的运动；所述压力传感器(2)设于伸缩杆(7)顶部，用于监测顶板(6)发生位移时受到的力；所述电动机(1)、压力传感器(2)及激光测距传感器(3)连接有伺服加载控制系统(11)，伺服加载控制系统(11)用于控制电动机(1)和接收压力传感器(2)及激光测距传感器(3)发送的传感器数据；所述激光测距传感器(3)通过连接件(8)固定于电动机(1)上。2.根据权利要求1所述的一种地面塌陷模拟装置，其特征在于，所述塌陷模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖军华，刘志勇，刘孟波，宛洪宇，薛立华，白英琦，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：