專利名稱：巖土工程物理模型試驗(yàn)用側(cè)蓋板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巖土工程物理模型試驗(yàn)用側(cè)蓋板，特別涉及一種能重復(fù)使用的巖土工程物理模型試驗(yàn)用側(cè)蓋板。
背景技術(shù)：
在巖土工程領(lǐng)域，常用來對實(shí)際工程狀況進(jìn)行考察的手段主要是原型觀測、數(shù)值方法和模型試驗(yàn)。原型觀測是研究結(jié)構(gòu)物性狀的最直接、結(jié)果最有說服力的方法，但是原型試驗(yàn)步驟繁雜，耗資巨大，僅應(yīng)用于較少的工程實(shí)踐中。數(shù)值方法是一種從實(shí)際研究對象抽象出數(shù)值模型的方法，其花費(fèi)較少且便利，但是數(shù)值模型的精度主要依賴于輸入?yún)?shù)及本構(gòu)關(guān)系的準(zhǔn)確性，而輸入?yún)?shù)及本構(gòu)關(guān)系的獲得通常采用室內(nèi)試驗(yàn)的方法，一方面室內(nèi)試驗(yàn)對模型的尺寸及試驗(yàn)時間有很大限制，另一方面巖土體的本構(gòu)關(guān)系極為復(fù)雜，目前只能得到一般規(guī)律，這就造成數(shù)值計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際直接存在較大的出入。模型試驗(yàn)是指在實(shí)驗(yàn)室條件下，用不同比尺(包括縮小、放大及等尺寸)的模型，對現(xiàn)象進(jìn)行研究的重要科學(xué)方法，其優(yōu)勢在于可再現(xiàn)原型的各種現(xiàn)象與過程，可人為控制試驗(yàn)條件與參量，可簡化試驗(yàn)、縮短研究周期及促使人們從物理角度理解現(xiàn)象。在隧道、洞室等開挖模型試驗(yàn)中，常用的模型試驗(yàn)箱主體為鋼板焊接，前后側(cè)中間部位設(shè)置厚度和剛度足夠的有機(jī)玻璃板，便于實(shí)驗(yàn)操作過程中觀測，箱體外側(cè)用槽鋼構(gòu)件加固，約束模型箱的側(cè)向變形，并保證箱體內(nèi)側(cè)玻璃和鋼板緊密接觸且在同一平面上，在前后側(cè)玻璃板上都預(yù)留開挖孔，開挖孔的位置和斷面尺寸由模型相似關(guān)系確定。根據(jù)目前使用的側(cè)蓋板設(shè)計(jì)來看，存在以下問題(1)開挖孔蓋板中間的加勁肋會影響后續(xù)隧道、洞室的開挖；(2)當(dāng)進(jìn)行不同工況的試驗(yàn)時，由于不同工況下的的洞室開挖尺寸、數(shù)目、深度和相對位置差異，需整體更換開挖孔蓋板，工作量大且制作成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種能重復(fù)使用的巖土工程物理模型試驗(yàn)用側(cè)蓋板，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。本發(fā)明巖土工程物理模型試驗(yàn)用側(cè)蓋板，包括蓋板主框架、有機(jī)玻璃板和支撐架， 有機(jī)玻璃板和支撐架均安裝在蓋板主框架上，支撐架的內(nèi)側(cè)與有機(jī)玻璃板的外側(cè)相接觸， 還包括一端可旋轉(zhuǎn)連接于所述蓋板主框架上的加勁肋，加勁肋與有機(jī)玻璃板的外側(cè)貼合， 并所述有機(jī)玻璃板上設(shè)有開挖孔。本發(fā)明所述加勁肋為四個，分別設(shè)在所述蓋板主框架的四個內(nèi)角處。本發(fā)明所述開挖孔處設(shè)有孔蓋板。本發(fā)明所述蓋板主框架四周設(shè)有多個位置調(diào)節(jié)螺栓。通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明的巖土工程物理模型試驗(yàn)用側(cè)蓋板，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)活動式的加勁肋減少其對后續(xù)開挖的影響，同時在針對不同壓力的試驗(yàn)時，可在不改變有機(jī)玻璃板厚度的情況下，通過調(diào)整加勁肋的角度來滿足不同荷載工況的試驗(yàn)。(2)通過旋轉(zhuǎn)位置調(diào)節(jié)螺栓可調(diào)節(jié)蓋板主框架的位置以適應(yīng)不同厚度的有機(jī)玻璃板的安裝需求，以滿足模擬不同開挖深度和地層壓力的試驗(yàn)要求。(3)開挖孔蓋板設(shè)計(jì)為可重復(fù)使用的形式，不同試驗(yàn)工況時只需更換隔板(有機(jī)玻璃板)即可滿足不同開挖洞室尺寸、數(shù)目、相對位置等，降低試驗(yàn)工作量及成本。(4)便于進(jìn)行數(shù)字照相，由于采用透明的有機(jī)玻璃板作為隔板，實(shí)驗(yàn)時可直接采集洞室周圍土體的變形等相關(guān)圖像信息。


圖1本發(fā)明巖土工程物理模型試驗(yàn)用側(cè)蓋板結(jié)構(gòu)圖。圖2為沿圖1中A-A線剖視圖。圖3為去掉所述支撐架的側(cè)蓋板示意圖。圖4為沿圖3中B-B線剖視圖。圖5為所述加勁肋旋轉(zhuǎn)后示意圖。圖中1，蓋板主框架；2，加勁肋；3，位置調(diào)節(jié)螺栓；4，支撐架；5，有機(jī)玻璃板；6，試驗(yàn)?zāi)Ｐ屯?；7，開挖孔；8，試驗(yàn)箱箱體；a，b，孔蓋板。
具體實(shí)施例方式如圖1及圖2所示，本發(fā)明巖土工程物理模型試驗(yàn)用側(cè)蓋板，包括蓋板主框架1、 有機(jī)玻璃板5和支撐架4，有機(jī)玻璃板5和支撐架4均安裝在蓋板主框架1上，有機(jī)玻璃板 5固定在蓋板主框架1的內(nèi)側(cè)，支撐架4通過螺栓固定在蓋板主框架1的外側(cè)，有機(jī)玻璃板的外側(cè)和支撐架內(nèi)側(cè)相接觸，加勁肋2的一端可旋轉(zhuǎn)連接于蓋板主框架上，加勁肋2與有機(jī)玻璃板外側(cè)相貼合，并有機(jī)玻璃板5上設(shè)有開挖孔7。加勁肋可跟據(jù)需要旋轉(zhuǎn)到所需位置， 并在開挖時旋轉(zhuǎn)避開開挖孔。蓋板主框架的四周設(shè)有多個位置調(diào)節(jié)螺栓3，把蓋板主框架1 固定在試驗(yàn)箱箱體8上，并使有機(jī)玻璃板內(nèi)側(cè)面和箱體內(nèi)側(cè)面處在同一水平面上。在實(shí)驗(yàn)前，土體裝填及加壓過程中，支撐架4可保證有機(jī)玻璃板的穩(wěn)定及其上預(yù)留的開挖孔孔蓋板不被土壓力擠出。試驗(yàn)時，首先拆除支撐架4，再移去有機(jī)玻璃板5上預(yù)留的開挖孔孔蓋板a，b (見圖3)，接著進(jìn)行隧道的開挖(見圖4)。如圖5所示，加勁肋為四個，分別設(shè)在蓋板主框架1的四個內(nèi)角處，并能旋轉(zhuǎn)。在開挖過程中，如果有機(jī)玻璃板所受壓力過大，可旋轉(zhuǎn)出加勁肋，提供額外的固定力，約束有機(jī)玻璃板變形并保持其局部穩(wěn)定(見圖5)，通過調(diào)整加勁肋的角度可提供不同的約束力。本發(fā)明的蓋板主框架作為提供安放有機(jī)玻璃板及支撐架的框架主體；加勁肋除了能防止有機(jī)玻璃板局部失穩(wěn)之外，還可在蓋板主框架固定之外，通過轉(zhuǎn)動不同角度提供額外可調(diào)的固定力；位置調(diào)節(jié)螺栓可根據(jù)不同工況試驗(yàn)要求來調(diào)節(jié)蓋板位置以滿足不同厚度有機(jī)玻璃板的安裝需求；支撐架由加勁肋和板兩部分組成，在加載過程中可約束有機(jī)玻璃板的側(cè)向變形同時可固定預(yù)留開挖孔蓋板，避免其被土壓力頂出；有機(jī)玻璃板可約束巖土體側(cè)向位移，且便于試驗(yàn)操作過程中觀測及采集數(shù)據(jù)。因此，通過設(shè)置活動式加勁肋，可在同樣有機(jī)玻璃板厚度條件下滿足不同壓力狀況的試驗(yàn)要求。每次試驗(yàn)時有機(jī)玻璃板可重新置換，達(dá)到重復(fù)使用的目的，且有機(jī)玻璃板便于數(shù)字照相，直接采集洞室周圍土體的變形等信息。
權(quán)利要求
1.一種巖土工程物理模型試驗(yàn)用側(cè)蓋板，包括蓋板主框架(1)、有機(jī)玻璃板( 和支撐架G)，有機(jī)玻璃板(5)和支撐架⑷均安裝在蓋板主框架⑴上，支撐架⑷的內(nèi)側(cè)與有機(jī)玻璃板(5)的外側(cè)相接觸，其特征在于，還包括一端可旋轉(zhuǎn)連接于所述蓋板主框架上的加勁肋0)，加勁肋⑵與有機(jī)玻璃板(5)的外側(cè)貼合，并所述有機(jī)玻璃板(5)上設(shè)有開挖孔⑵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)蓋板，其特征在于，所述加勁肋(2)為四個，分別設(shè)在所述蓋板主框架(1)的四個內(nèi)角處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)蓋板，其特征在于，所述開挖孔處設(shè)有孔蓋板(a、b)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)蓋板，其特征在于，所述蓋板主框架四周設(shè)有多個位置調(diào)節(jié)螺栓⑶。
全文摘要
本發(fā)明巖土工程物理模型試驗(yàn)用側(cè)蓋板，包括蓋板主框架、有機(jī)玻璃板和支撐架，有機(jī)玻璃板和支撐架均安裝在蓋板主框架上，支撐架的內(nèi)側(cè)與有機(jī)玻璃板的外側(cè)相接觸，還包括一端可旋轉(zhuǎn)連接于蓋板主框架上的加勁肋，加勁肋與有機(jī)玻璃板的外側(cè)貼合，并有機(jī)玻璃板上設(shè)有開挖孔。本發(fā)明的巖土工程物理模型試驗(yàn)用側(cè)蓋板，可以重復(fù)使用，且有機(jī)玻璃板便于數(shù)字照相，直接采集洞室周圍土體的變形等信息。
文檔編號G01M99/00GK102175831SQ20101061385
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者丁文其, 唐正偉, 朱合華, 閆治國 申請人:同濟(jì)大學(xué)