本发明专利技术涉及一种大型组合式动静多功能岩土工程模拟试验装置，该装置由若干榀反力台架装置、前可视反力梁、后加载反力梁、拱形动态反力架、液压加载系统、伺服动态加载系统、模型升降平移托车系统等组成。每榀反力台架装置由顶梁、侧梁、底梁通过法兰及高强螺栓连接，可根据试验模型尺寸自由组合；前后反力梁左右与侧梁连接，上下部与由拉杆和模型升降平移托车系统相连；顶梁、侧梁和后加载反力梁钢格内设有液压加载系统；拱形动态反力架独立，卸除顶梁后可安装伺服动载加载系统。本发明专利技术结构紧凑合理，整体上窄下宽，组装灵活、操作简单、加载与观测方便，可应用于基坑、边坡及高地应力条件下岩土工程的平面和三维地质力学静态和动态模型试验。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种岩土工程模型试验装置，尤其是一种大型组合式动静多功能岩土工程模拟试验装置。
技术介绍
地质力学模型试验有利于在复杂的试验过程中突出主要矛盾，便于把握、发现现象的内在联系。在国外，以弗曼格林为首的专家在意大利结构模型试验所开创了工程地质力学模型试验技术。随后，美国、德国、法国、英国和日本等国也开展了大量模型试验研究。 在国内，清华大学、总参工程兵科研三所、武汉大学、山东大学等众多科研院所，先后对国内许多大型工程项目进行了地质力学模型试验研究，并取得一大批研究成果。(1)《武汉水力电力大学学报》1992年第5期介绍了武汉水力电力大学一种平面应力试验装置及加载系统，其试验装置是净空为150cm X 140cm封闭平面刚性加力架，加载系统由压力盒，气压泵、管路、压力表组成，试验时由气泵控制压力逐级加载或卸载。该系统为平面加载，无法实现三维加载。(2《岩石力学与工程学报》2004年第3期介绍了一种岩土工程多功能模拟实验装置，该装置主体加载支承结构是由上、下盖板、三角形分配块和3套互相垂直正交的拉杆系统组成。试验时模型平放在上、下盖板之间，在模型相对两边分别施加垂直和水平地应力。 该系统加载试件尺寸较小且无法实现高压加载。(3)《水利学报》2002第5期介绍了清华大学一种离散化三维多主应力面加载试验系统，试验装置主要由垂直立柱、封闭式钢结构环梁、支撑钢架组成，加载系统主要由高压气囊、反推力板、限位千斤顶和空气压缩机组成。其试验架尺寸较大，并实现了按主应力方向进行加载，但试验架侧向挠度变形大，加载系统无法实现高压加载。(4)《岩石力学与工程学报》2004年第22期介绍了总参工程兵科研三所一种YD-A 型岩土工程多功能模拟试验装置。该装置为平面模型试验台，模型尺寸为160 cmX140 cmX40 cm，具有双向旋转功能，采用均布压力加载器实现了均布加载，但该加载器造价偏高，且该试验台无法实现改变模型尺寸和三维模拟。(5)《岩石力学与工程学报》2005年第16期介绍了一种三轴软岩非线性力学试验系统，该系统能进行三轴拉压、拉剪等多种组合试验和对不同加卸载过程进行模拟，系统最大压力450kN，最大拉力75kN，试件最大尺寸为450mmX 150mmX 150mm。该系统模型试件尺寸较小，同时无法模拟高压加载过程。(6)《地下空间》2004第4期介绍了重庆交通科研设计院一种公路隧道结构与围岩综合实验系统，该系统基于“先加载、后挖洞”的原理，采用液压千斤顶在模型试件外部加载以模拟上覆岩土层自重应力，用内置千斤顶及位移计模拟开挖体应力响应及位移变化。该系统无法模拟深部洞室高压加载。(7)《土木工程学报》2005年第12期，以及申请号为200510045291. 7的中国专利技术介绍了山东大学一种新型岩土地质力学模型试验系统，该系统主要由盒式台架装置、带扁千斤顶的变荷加载板、液压加载控制试验台组成。该系统具有规模大、组装灵活、尺寸可调、能进行同步非均勻加载的优点，但系统只能进行平面加载且加载荷载值有限，无法模拟深部洞室高压加载过程。(8)《岩石力学与工程学报》2008年第1期介绍了一种伺服控制高温高压岩体三轴试验机，该试验机可进行高温高压条件下的岩石假三轴试验，试样尺寸为Φ200πιπι X 400mm。该试验机主要用于高温条件下的加载，虽然加载压力较高，但无法模拟岩体试件的真三轴加载，且试样尺寸较小。(9)山东大学专利200820023048. 4公布了一种高压加载结构模型试验系统，该装置采用六面加载，最大模型尺寸IOOOmmX IOOOmmX 1000mm，可模拟比例尺为1:100，开挖洞室尺寸较小，不能开展大比例尺的模型试验。(10)山东大学专利200810138978. 9介绍了一种高地应力准三维可视化模型试验台架装置，包括反力墙装置，侧向外围设有门式反力框架，在门式反力框架和模型体之间设有液压加载装置，反力墙装置上洞室所在位置周围设有若干观察窗。但该装置系统反力装置结构简单，前后反力墙拉杆穿过模型体，影响模型内部应力场和实验精度。刚性加载不利于模型表面应力加载精度。空间不可调，只能做平面模型试验，不能做三维模型试验。(11)山东大学专利200810138981. 0介绍了一种带滑动墙的自平衡式真三维加载模型试验台架，但该装置模型制作繁琐，操作复杂，模型体表面距装置外部较远，不方便开挖观测；尺寸不可调整，只能做平面模型试验。(12)山东大学专利200810016641. 0介绍了一种高地应力真三维加载模型试验系统；包括智能液压控制系统、高压加载系统和反力装置系统，高压加载系统设置于反力装置系统六个面内为模型体六个侧面加载。该装置结构简单，不能自由组装；液压加载系统不是数字智能控制，采用千斤顶加载，不是双向油缸；模型表面距装置外部较远，不方便开挖观测。综合分析上述单位的模型试验台架装置系统，还存在以下不足之处1.大部分加载系统无法实现均布柔性加载的效果，少数可实现柔性均布加载效果的试验系统由于其柔性均布加载系统复杂的结构或较高的造价，没能得到广泛的应用。2.模型装置尺寸一般不可调整，可调的操作也比较繁琐，受模型尺寸大小限制，难以实现大比例尺真三维高地应力岩土工程模型试验研究。3.模型试验装置可扩展性不强，功能单一，不能做动载模型试验。4.液压加载油缸都是安装在模型装置内部，位于反力台架和试验模型之间，安装、 管路连接和维修操作困难，同时液压加载系统所占空间较大。5.液压加载系统大多不是柔性均布加载，柔性均布压力加载器虽好，但加工精度要求高，造价昂贵，且不利于试验测线引出。6.试验过程中不能方便直观地观察到围岩的破裂现象和发展过程。7.加载完成后不能方便完整地将模型移出模型架，模型不方便解剖，不利于观察模型内部的破坏后形态。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理、组装灵活、操作简单、加载与观测方便、能施加动载、带有模型推车的大型组合式动静多功能岩土工程模拟试验装置。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案一种大型组合式动静多功能岩土工程模拟试验装置，包括若干榀拼装式反力台架装置，整个试验装置在整体成上窄下宽，侧面为斜面，所述每榀反力台架装置均包括顶梁、侧梁、底梁，顶梁与侧梁之间以及侧梁与底梁之间均通过法兰及高强螺栓相连接；每榀反力台架装置中均设有与其相连的前可视反力梁和后加载反力梁，前可视反力梁和后加载反力梁下部与设置于底梁上的模型升降平移托车系统相连，在顶梁、侧梁和后加载反力梁钢格内均设有液压加载系统；在侧梁上安装有动载加载系统。所述前可视反力梁由若干层纵横钢格钢化玻璃连接构成，纵横钢格为反力承载主体，纵横钢格安装有贴防爆膜的钢化玻璃。所述后加载反力梁为主动加载反力梁，由若干层纵横钢格的反力梁构成，其反力梁纵横钢格内中间加工有圆孔，圆孔处有补强圆钢板，其上加工有安装液压加载系统的前法兰的螺栓孔。所述前可视反力梁和后加载反力梁的侧面均与侧梁连接，前可视反力梁和后加载反力梁侧面通过拉杆与侧梁相连，前可视反力梁和后加载反力梁中间均设有开挖观测窗。所述前可视反力梁上的开挖观测窗为带钢肋的贴防爆膜钢化玻璃。所述后加载反力梁上的开挖观测窗为安装有独立加载装置的可拆卸反力块，与下部接本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种大型组合式动静多功能岩土工程模拟试验装置，其特征在于：包括若干榀拼装式反力台架装置，整个试验装置在整体成上窄下宽，侧面为斜面，所述每榀反力台架装置均包括顶梁、侧梁、底梁，顶梁与侧梁之间以及侧梁与底梁之间均通过法兰及高强螺栓相连接；每榀反力台架装置中均设有与其相连的前可视反力梁和后加载反力梁，前可视反力梁和后加载反力梁下部与设置于底梁上的模型升降平移托车系统相连，在顶梁、侧梁和后加载反力梁钢格内均设有液压加载系统；在侧梁上安装有动载加载系统。
【技术特征摘要】
1.一种大型组合式动静多功能岩土工程模拟试验装置，其特征在于包括若干榀拼装式反力台架装置，整个试验装置在整体成上窄下宽，侧面为斜面，所述每榀反力台架装置均包括顶梁、侧梁、底梁，顶梁与侧梁之间以及侧梁与底梁之间均通过法兰及高强螺栓相连接；每榀反力台架装置中均设有与其相连的前可视反力梁和后加载反力梁，前可视反力梁和后加载反力梁下部与设置于底梁上的模型升降平移托车系统相连，在顶梁、侧梁和后加载反力梁钢格内均设有液压加载系统；在侧梁上安装有动载加载系统。2.根据权利要求1所述的大型组合式动静多功能岩土工程模拟试验装置，其特征在于所述前可视反力梁由若干层纵横钢格钢化玻璃连接构成，纵横钢格为反力承载主体，纵横钢格安装有贴防爆膜的钢化玻璃。3.根据权利要求1所述的大型组合式动静多功能岩土工程模拟试验装置，其特征在于所述后加载反力梁为主动加载反力梁，由若干层纵横钢格的反力梁构成，其反力梁纵横钢格内中间加工有圆孔，圆孔处有补强圆钢板，其上加工有安装液压加载系统的前法兰的螺栓孔。4.根据权利要求1所述的大型组合式动静多功能岩土工程模拟试验装置，其特征在于所述前可视反力梁和后加载反力梁的侧面均与侧梁连接，前可视反力梁和后加载反力梁侧面通过拉杆与侧梁相连，前可视反力梁和后加载反力梁中间均设有开挖观测窗。5.根据权利要求4所述的大型组合式动静多功能岩土工程模拟试验装置，其特征在于所述前可视反力梁上的开挖观测窗为带钢肋的贴防爆膜钢化玻璃。6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：王汉鹏，李术才，李为腾，王琦，李智，郑学芬，徐洪峰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88
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