一種用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂裝置，包括落砂箱和小車平臺，落砂箱底有均布圓孔的漏砂板，漏砂板下設(shè)兩塊擋砂板，小車平臺可沿落砂箱上設(shè)的導(dǎo)軌往復(fù)移動，小車平臺上設(shè)開合落砂箱擋砂板的開合機(jī)構(gòu)，開合機(jī)構(gòu)的控制桿自下而上通過彈簧底板、壓緊彈簧、緊固件安裝在小車平臺板上，小車平臺板上設(shè)控制桿的防轉(zhuǎn)鍵，控制桿下端設(shè)開合落砂箱底擋砂板的檔塊。落砂箱支架腿外側(cè)分別設(shè)擋砂板落下的防回彈擋銷。本裝置克服了傳統(tǒng)砂樣制備過程中人工夯實方法的缺點，節(jié)省人力和時間，方便快捷。可在巖土工程室內(nèi)模型試驗中方便快捷地制備不同密實度的砂樣，從而實現(xiàn)試驗砂土土床物理特性的精確控制，為模型試驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠奠定了重要基礎(chǔ)。
【專利說明】一種用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于巖土工程室內(nèi)模型試驗中制備砂樣的布砂裝置，特別是一種 用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在進(jìn)行土木工程模型試驗或離心機(jī)模型試驗時，往往需要將砂土布置在模型土箱 內(nèi)，不同試驗中對模型土箱內(nèi)所布置的砂樣物理特性有不同的要求。成功地開展模型試驗 的前提就是模型砂土土樣的制備工作。其中砂土的密實度是表征其物理特性的一項重要指 標(biāo)，直接影響到砂土的工程性質(zhì)。為便于控制砂樣的密實度，模型試驗中常常選擇再建砂土 土床。此外，為確保試驗的可重復(fù)性，也要求在試驗中必須能實現(xiàn)不同密實度砂樣制備的可 復(fù)制性。對于粘性土而言，可通過將其初始泥漿狀態(tài)固結(jié)，然后從這個大型土樣上栽取若干 來獲得試驗土樣。然而砂土土樣的制取并非那么簡單，需要單獨制備每個土樣，如此一來使 得控制土樣的一致性變得具有難度?，F(xiàn)有技術(shù)通常是使用分層夯實法制備砂樣，制備砂樣 時先分多次將砂土置于模型土箱內(nèi)，然后使用砝碼人工夯實。此方法具有砂樣密實度不易 控制、可重復(fù)性小、砂土土樣分層效應(yīng)嚴(yán)重和耗費人力與時間等缺點，從而導(dǎo)致試驗結(jié)果的 可靠性太低。
[0003] 所以如何在模型試驗中方便快捷地制備不同密實度的砂樣，且能夠控制砂土土樣 物理特性，從而實現(xiàn)不同物理特性試驗土床的可復(fù)制性，以研究不同工況下的相關(guān)巖土問 題，是模型試驗研究中的一個非常重要內(nèi)容。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂裝 置，可在巖土工程室內(nèi)模型試驗中方便快捷地制備不同密實度的砂樣，從而實現(xiàn)試驗砂土 土床物理特性的精確控制，為模型試驗得到準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果奠定了重要基礎(chǔ)。
[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 該用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂裝置，包括落砂箱、小車平臺、開合 機(jī)構(gòu)和支撐架。所述小車平臺可沿所述落砂箱上設(shè)置的導(dǎo)軌往復(fù)移動，所述小車平臺上設(shè) 置有所述落砂箱底部擋砂板的開合機(jī)構(gòu)，所述落砂箱下部安裝在所述支撐架上。
[0006] 所述落砂箱側(cè)壁為四塊側(cè)板組成的矩形落砂箱體，落砂箱底部為均勻分布著一系 列用于漏砂圓孔或圓錐孔的漏砂板，砂土通過漏砂板圓孔或圓錐孔漏出，落砂后底板上不 會殘留砂子；在漏砂板下部設(shè)置兩塊擋砂板，擋砂板密合后其中心位置設(shè)置有與開合機(jī)構(gòu) 控制桿擋塊配合的缺口，擋砂板與落砂箱側(cè)板鉸鏈連接，落砂箱上方相對兩側(cè)板上設(shè)置導(dǎo) 軌支撐座，導(dǎo)軌支撐座上設(shè)有導(dǎo)軌，落砂箱側(cè)板上設(shè)置有吊裝用的吊環(huán)。
[0007] 所述小車平臺包括小車平臺板，小車平臺板下方設(shè)置滑塊可與所述導(dǎo)軌配合移 動。
[0008] 所述開合機(jī)構(gòu)包括控制桿，所述控制桿自下而上通過開合機(jī)構(gòu)的彈簧底板、壓緊 彈簧、壓緊彈簧緊固件以及緊固件連接桿安裝在所述小車平臺板上，所述小車平臺板上設(shè) 控制開合機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動并與控制桿鍵連接的防轉(zhuǎn)鍵，所述控制桿下部通過所述落砂箱底部的漏 砂板和擋砂板，其下端設(shè)有開合兩塊擋砂板的擋塊。開合機(jī)構(gòu)可隨小車平臺沿導(dǎo)軌移動，方 便快速調(diào)整位置，并可根據(jù)需要安裝多個開合機(jī)構(gòu)，通過開合機(jī)構(gòu)防轉(zhuǎn)鍵及開合機(jī)構(gòu)壓緊 彈簧的配合使用可實現(xiàn)擋砂板的鎖緊與快速打開。
[0009] 所述支撐架包括四個支撐所述落砂箱四個側(cè)板的支架腿，所述支架腿外側(cè)分別設(shè) 置有防止擋砂板落下時回彈的防回彈擋銷。設(shè)置擋砂板的限位防回彈擋銷，可利用其限位 功能防止擋砂板打開后回彈對落砂過程產(chǎn)生影響。
[0010] 本發(fā)明的操作過程，裝砂前，通過旋轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)控制桿使其底部的控制桿擋塊鎖 緊擋砂板，布砂時，抽出開合機(jī)構(gòu)控制桿防轉(zhuǎn)鍵，旋轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)控制桿使其底部控制桿擋塊 旋轉(zhuǎn)至擋砂板缺口處，擋砂板即刻打開，從而使砂土從漏砂板的孔內(nèi)落下，漏砂板的孔口處 設(shè)置圓錐導(dǎo)孔或整體為圓錐孔，因此落砂后，底板上沒有殘留砂子；擋砂板打開后，通過布 置在支架腿上的防回彈擋銷自動完成擋砂板的鎖緊限位，從而防止其不固定擺動對落砂的 影響；布砂時可通過實驗室的起吊裝置連接落砂箱側(cè)板之上的吊環(huán)將本布砂裝置吊至需要 的高度。
[0011] 在布砂過程中，可通過將裝置升至不同的高度來調(diào)整落砂高度，也可通過調(diào)換不 同孔徑的漏砂板，從而可以控制所制備砂樣的密實度。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是： 本裝置克服了傳統(tǒng)砂樣制備過程中人工夯實方法的缺點，節(jié)省人力和時間，方便快捷。 可在巖土工程室內(nèi)模型試驗中方便快捷地制備不同密實度的砂樣，從而實現(xiàn)試驗砂土土床 物理特性的精確控制，為模型試驗得到準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果奠定了重要基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的俯視圖； 圖3為開合裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖3的俯視圖； 圖5為控制桿防轉(zhuǎn)鍵原理示意圖； 圖6為防回彈擋銷結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)一步說明： 實施例1 : 如圖1、2、3和4所示，本發(fā)明包括開合機(jī)構(gòu)的控制桿1、壓緊彈簧緊固件2、壓緊彈簧3、 緊固件連接桿4、彈簧底板5、控制桿防轉(zhuǎn)鍵7、控制桿擋塊15,和小車平臺的小車平臺板6、 滑塊8,與落砂箱的導(dǎo)軌9、導(dǎo)軌支撐座10、落砂箱側(cè)板11、吊環(huán)12、漏砂板13、擋砂板14、低 阻彈簧合頁16,以及支撐架的角鋼支架腿17、防回彈擋銷18。
[0015] 落砂箱是四塊矩形落砂箱側(cè)板11和漏砂板13等連接而成，裝置整體尺寸： lOOOmmXIOOOmmX 650mm，箱體內(nèi)部尺寸：970mmX970mmX 150mm，漏砂板13上均勻分布著 一系列用于漏砂的圓孔或圓錐孔，漏砂孔與孔的圓心距離為30mm，圓孔的直徑為20mm，也 可在圓孔口處設(shè)置圓錐導(dǎo)孔或整體為圓錐孔，落砂時應(yīng)保證底板上不留殘留砂子；落砂箱 在漏砂板13下部設(shè)置兩塊表面粘貼膠皮密封的擋砂板14。兩塊擋砂板14密合后其中心 位置設(shè)置有與開合機(jī)構(gòu)擋塊15配合的缺口；兩塊擋砂板14與落砂箱側(cè)板使用低阻彈簧合 頁16鉸鏈連接，可提高擋砂板14的打開速度。落砂箱上方相對兩側(cè)板上設(shè)置兩個導(dǎo)軌支 撐座10,導(dǎo)軌支撐座10上設(shè)導(dǎo)軌9,落砂箱側(cè)板上設(shè)置用以吊裝的吊環(huán)12。
[0016] 開合機(jī)構(gòu)包括控制桿1，控制桿1自下而上通過開合機(jī)構(gòu)壓緊彈簧底板5、壓緊彈 簧3、壓緊彈簧緊固件2以及兩個緊固件連接桿4安裝在小車平臺板6上，小車平臺板6上 設(shè)控制開合機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動的控制桿防轉(zhuǎn)鍵7,控制桿1下部通過所述落砂箱底部的漏砂板13和 擋砂板14,其下端設(shè)有開合兩塊擋砂板14的擋塊15。開合機(jī)構(gòu)可沿導(dǎo)軌移動，方便快速調(diào) 整位置，通過開合機(jī)構(gòu)的控制桿1、彈簧緊固件2、壓緊彈簧3、彈簧底板5及開合機(jī)構(gòu)控制桿 防轉(zhuǎn)鍵7和控制桿檔塊15的配合使用可實現(xiàn)擋砂板14的鎖緊與快速打開。
[0017] 小車平臺坐落在落砂箱上方，小車平臺的平臺板6下部設(shè)滑塊8可沿落砂箱上方 所設(shè)導(dǎo)軌支撐座10上的導(dǎo)軌9往復(fù)移動。小車平臺及開合機(jī)構(gòu)可視實際需要設(shè)置多個。
[0018] 落砂箱支撐架包括四個支撐落砂箱四個側(cè)板的角鋼支架腿17,角鋼支架腿17外 側(cè)分別設(shè)置防止擋砂板14落下時回彈的防回彈擋銷18。該防回彈擋銷18又是擋砂板14 的限位機(jī)構(gòu)，當(dāng)擋砂板14打開后防回彈擋銷18即可利用斜面端對其進(jìn)行卡牢限位，以避免 回彈對落砂過程產(chǎn)生落砂不均勻的不利影響。
[0019] 在進(jìn)行布砂試驗時，先通過旋轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)控制桿1使其底部的開合機(jī)構(gòu)控制桿擋 塊15將擋砂板14鎖緊固定，然后把試驗砂土置于落砂箱中，通過吊車連接吊環(huán)12將裝置 吊至模型土箱上部一定的高度位置。調(diào)整好落砂高度后，移除開合機(jī)構(gòu)防轉(zhuǎn)鍵7,扭轉(zhuǎn)開合 機(jī)構(gòu)控制桿1使其下端所設(shè)開合機(jī)構(gòu)控制桿擋塊15對準(zhǔn)與檔塊配合的兩塊擋砂板14中間 的缺口，從而打開擋砂板14,使砂子通過漏砂板13的一系列均勻小孔落于模型試驗的土箱 內(nèi)。布砂完畢后閉合擋砂板14,移除開合機(jī)構(gòu)防轉(zhuǎn)鍵7,扭轉(zhuǎn)開合機(jī)構(gòu)控制桿1使其端部開 合機(jī)構(gòu)控制桿擋塊15鎖緊擋砂板14,插上開合機(jī)構(gòu)防轉(zhuǎn)鍵7,然后在落砂箱內(nèi)裝砂，進(jìn)行下 一次布砂。開合機(jī)構(gòu)控制桿擋塊15鎖緊擋砂板14前，開合機(jī)構(gòu)連同小車平臺可以在落砂 箱上沿導(dǎo)軌移動。
[0020] 實施例2 : 本裝置的結(jié)構(gòu)同實施例1。
[0021] 試驗中通過調(diào)換具有不同底板孔直徑、孔間距類型的漏砂板、調(diào)整落砂高度、砂的 粒徑來控制所制備的砂樣密實度。可以使用圓孔直徑為20mm、10mm、5mm或帶錐度導(dǎo)孔的 圓孔的漏砂板來制備不同密實度的砂樣。通過以上三種不同直徑的變化，進(jìn)行落砂試驗，以 達(dá)到控制砂土不同密實度的結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂裝置，其特征在于：它包括落 砂箱、小車平臺、開合機(jī)構(gòu)和支撐架，所述小車平臺可沿所述落砂箱上設(shè)置的導(dǎo)軌往復(fù)移 動，所述小車平臺上設(shè)置有開合所述落砂箱擋砂板的所述開合機(jī)構(gòu)，所述落砂箱安裝在所 述支撐架上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂裝置，其特 征在于：所述落砂箱側(cè)壁為四塊側(cè)板組成的矩形落砂箱體，落砂箱底部為均勻分布著一系 列用于漏砂圓孔或圓錐孔的漏砂板，在漏砂板下部設(shè)置兩塊擋砂板，擋砂板密合后其中心 位置設(shè)置有與開合機(jī)構(gòu)控制桿擋塊配合的缺口，擋砂板與落砂箱側(cè)板鉸鏈連接，落砂箱上 方相對兩側(cè)板上設(shè)置導(dǎo)軌支撐座，導(dǎo)軌支撐座上設(shè)有導(dǎo)軌，落砂箱側(cè)板上設(shè)置有吊裝用的 吊環(huán)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂裝置，其特 征在于：所述擋砂板表面粘貼有密封膠皮。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂裝置，其特 征在于：所述擋砂板采用低阻彈簧合頁與落砂箱側(cè)板連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂 裝置，其特征在于：所述小車平臺包括小車平臺板，小車平臺板下方設(shè)置滑塊可與所述導(dǎo)軌 配合移動。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂裝置，其特 征在于：所述開合機(jī)構(gòu)包括控制桿，所述控制桿自下而上通過開合機(jī)構(gòu)的彈簧底板、壓緊彈 簧、壓緊彈簧緊固件以及緊固件連接桿安裝在所述小車平臺板上，所述小車平臺板上設(shè)控 制開合機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動并與控制桿鍵連接的防轉(zhuǎn)鍵，所述控制桿下部通過所述落砂箱底部的漏砂 板和擋砂板，其下端設(shè)有開合兩塊擋砂板的擋塊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于室內(nèi)模型試驗中制備不同密實度砂樣的布砂裝置，其特 征在于：所述支撐架包括四個支撐所述落砂箱四個側(cè)板的支架腿，所述支架腿外側(cè)分別設(shè) 置有防止擋砂板落下時回彈的防回彈擋銷。
【文檔編號】G01N1/28GK104111188SQ201410372349
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】肖昭然, 朱亮亮, 鄭華茂, 劉軼, 王曉明 申請人:河南工業(yè)大學(xué)