土工振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)上覆壓力加載裝置制造方法
【專利摘要】土工振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)上覆壓力加載裝置，包括模型箱，所述加載裝置還包括氣囊、氣源和壓蓋，所述氣囊設(shè)在模型箱內(nèi)，通過管線和氣源連接，所述壓蓋覆蓋模型箱口，并和模型箱壁固定連接。本發(fā)明可有效的拓展現(xiàn)有振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中研究地基土體的深度，為深入研究深部土體的動(dòng)力特性提供技術(shù)支撐。
【專利說(shuō)明】土工振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)上覆壓力加載裝直

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于土工振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)M土體上覆壓力的設(shè)備，屬于試驗(yàn)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。該設(shè)備特別適用于土工振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)以及土工離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中模擬試驗(yàn)土體上覆壓力，不僅可以模擬建筑物(構(gòu)筑物)的基底壓力，也可以模擬深厚覆蓋層上作用的上覆土體自重應(yīng)力。該裝置在不增加振動(dòng)臺(tái)承重的前提下可以模擬土體附加應(yīng)力或深部土體有效應(yīng)力，為進(jìn)一步研究一定應(yīng)力水平下的土體動(dòng)力特性試驗(yàn)提供重要的技術(shù)支撐。

【背景技術(shù)】
[0002]原位試驗(yàn)的場(chǎng)地條件完全真實(shí)，其試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)可靠，但對(duì)于爆破、污染物擴(kuò)散、地震破壞等問題，由于所處環(huán)境介質(zhì)復(fù)雜、多相多場(chǎng)相互作用強(qiáng)烈、時(shí)空跨度大，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)全過程監(jiān)測(cè)難度較大。相比之下，縮尺模型試驗(yàn)在揭示這些過程的機(jī)理、驗(yàn)證科學(xué)理論和解決工程技術(shù)問題時(shí)，更為靈活有效。
[0003]巖土工程抗震研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)有兩類:普通振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)(Ig重力加速度)和離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)(Hg重力加速度)。振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)可施加各種形式的地震波，用以模擬若干地震現(xiàn)象的初震、主震和余震全過程，可直觀地了解和認(rèn)識(shí)地震過程中試驗(yàn)對(duì)象的反應(yīng)特征和破壞現(xiàn)象，目前已成為土工抗震研究的一種主要技術(shù)手段。研究?jī)?nèi)容已涉及地基與基礎(chǔ)的靜動(dòng)力響應(yīng)分析、建筑液化震陷、堤壩和邊坡的變形及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、地下結(jié)構(gòu)地震破壞與上浮、土一結(jié)構(gòu)相互作用、土工構(gòu)筑物地震反應(yīng)、土體液化等諸多方面，取得了豐碩的科研成果。
[0004]受到振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面尺寸和承載能力的限制，模型地基的土層厚度十分有限，一般不超過2m。對(duì)于地基上存在的建筑物(構(gòu)筑物)，亦或是試驗(yàn)對(duì)象為埋深較深的土體，由于實(shí)際存在的土體上覆壓力在試驗(yàn)中未能得到相應(yīng)體現(xiàn)，將導(dǎo)致模型地基的應(yīng)力狀態(tài)與原型地基的初始應(yīng)力狀態(tài)不符。因此在上述條件下進(jìn)行的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)得到的模型地基以及結(jié)構(gòu)物的地震反應(yīng)難以真實(shí)地再現(xiàn)實(shí)際原型地基和其上結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。
[0005]場(chǎng)地液化評(píng)價(jià)與抗液化處理一直是巖土地震工程領(lǐng)域的重要課題。振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)雖然可以較好地體現(xiàn)模型的抗震性能，但由模型的試驗(yàn)無(wú)法反映實(shí)際的應(yīng)力狀態(tài)，故推算的原型結(jié)構(gòu)及地基土體的抗震性能還存在較大的爭(zhēng)議。因此試驗(yàn)過程中正確模擬原型實(shí)際應(yīng)力決定了試驗(yàn)結(jié)果的可靠性及真實(shí)性，為評(píng)價(jià)實(shí)際原型地基和其上結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)提供技術(shù)支撐。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種土工振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)上覆壓力加載裝置，用于振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)土體上覆荷載的施加，使得模型土體與原型土體的應(yīng)力水平相匹配，從而實(shí)現(xiàn)原位應(yīng)力水平下的地基土體或土一結(jié)構(gòu)相互作用體系的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:土工振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)上覆壓力加載裝置，包括模型箱，所述加載裝置還包括氣囊、氣源和壓蓋，所述氣囊設(shè)在模型箱內(nèi)，通過管線和氣源連接，所述壓蓋覆蓋模型箱口，并和模型箱壁固定連接。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述模型箱內(nèi)還設(shè)有水平延伸的上、下保護(hù)層，所述氣囊設(shè)在上、下保護(hù)層之間的空間內(nèi)。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述氣源設(shè)有壓力表和調(diào)壓閥。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓蓋和模型箱之間采用螺栓連接。
[0011]本發(fā)明的有益效果如下:
①設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。該裝置可通過專業(yè)加工，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖涞呐涮资褂茫?br> ②氣壓加載。試驗(yàn)土樣不僅受荷均勻，而且對(duì)于土樣上覆壓力較大的工況，可以減少因?qū)嵨锛虞d帶來(lái)的麻煩，進(jìn)而避免因加載自重對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響；
③加載方式簡(jiǎn)單靈活。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蜅l件，可選用高壓氣瓶、氣泵等作為加載氣源，通過調(diào)壓閥裝置可精確控制氣囊壓力的大小和加載速率，確保土樣內(nèi)部壓力均勻傳遞，并可根據(jù)試驗(yàn)要求隨時(shí)改變氣囊內(nèi)部壓力大小；
④該設(shè)備也可作為試驗(yàn)制樣過程中的固結(jié)設(shè)備。通過控制氣囊壓力的大小及加載速率，使土樣完成有效固結(jié)。
[0012]該振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)上覆壓力加載裝置可達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo):
(1)壓力范圍:(T300kPa;
(2)模型土樣尺寸:可根據(jù)試驗(yàn)要求，加工制作配套的氣囊尺寸；
(3)模擬土體深度:設(shè)備可模擬(T50m埋深土體的上覆壓力。
[0013]本發(fā)明可有效的拓展現(xiàn)有振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中研究地基土體的深度，為深入研究深部土體的動(dòng)力特性提供技術(shù)支撐。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的剖面示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中壓蓋及模型箱的受力示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，土工振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)上覆壓力加載裝置100，由模型箱1、氣囊2、氣源3和壓蓋4組成，模型箱I內(nèi)還設(shè)有水平延伸的上保護(hù)層8a和下保護(hù)層Sb，氣囊2設(shè)在上保護(hù)層8a和下保護(hù)層Sb圍成的空間內(nèi)，并通過管線5和氣源3連接，壓蓋4覆蓋模型箱口 11，并和模型箱壁12固定連接。
[0017]氣源3可選用高壓氣瓶或氣泵，氣源3帶有調(diào)壓閥6和壓力表7，氣源3通過調(diào)壓閥6將氣體供入氣囊2，氣囊2結(jié)合壓蓋4將氣壓施加到模型箱I內(nèi)的試驗(yàn)土樣9的表面。氣囊2壓力的大小及施加速度通過調(diào)壓閥6進(jìn)行控制，以滿足試驗(yàn)要求。
[0018]壓蓋4與模型箱I之間采用螺栓10聯(lián)接成整體，氣囊2通過壓蓋4在氣囊壓力與模型箱內(nèi)力之間建立平衡，使得氣囊壓力可有效的傳遞到試驗(yàn)土樣內(nèi)部。壓蓋4及模型箱I的受力示意圖見附圖2所示。
【權(quán)利要求】
1.土工振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)上覆壓力加載裝置，包括模型箱，其特征是，所述加載裝置還包括氣囊、氣源和壓蓋，所述氣囊設(shè)在模型箱內(nèi)，通過管線和氣源連接，所述壓蓋覆蓋模型箱口，并和模型箱壁固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，所述模型箱內(nèi)還設(shè)有水平延伸的上、下保護(hù)層，所述氣囊設(shè)在上、下保護(hù)層之間的空間內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，所述氣源設(shè)有壓力表和調(diào)壓閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，所述壓蓋和模型箱之間采用螺栓連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，所述氣源采用高壓氣瓶或氣泵。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK104280531SQ201410561287
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】武穎利, 張世殊, 蔡正銀, 王志華, 曲海珠, 周彥章, 馬金根, 徐海洋, 任國(guó)峰, 許振巍, 張?chǎng)卫? 申請(qǐng)人:水利部交通運(yùn)輸部國(guó)家能源局南京水利科學(xué)研究院