本發(fā)明涉及地質(zhì)施工實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于破碎巖質(zhì)邊坡工程的樁錨支護(hù)模型試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

邊坡工程是我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的工程之一，在西南山區(qū)尤為重要，我國(guó)南方如汶川茂縣等地由于頻發(fā)邊坡滑塌事故，導(dǎo)致地質(zhì)條件復(fù)雜，防護(hù)形式不一；往往附近伴隨大型道路橋梁工程的施工，若不進(jìn)行全面多角度的綜合研究，很難保證邊坡防護(hù)工程與道橋施工的安全。

目前邊坡防護(hù)工程的試驗(yàn)往往手段單一，模擬工程較為簡(jiǎn)略，試驗(yàn)裝置浪費(fèi)且難以復(fù)制，無(wú)法進(jìn)行大批量模塊化施工，很難得出普遍性的結(jié)論，因此，研制多功能模塊化的邊坡模型試驗(yàn)系統(tǒng)具有重要研究意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是提供一種用于破碎巖質(zhì)邊坡工程的樁錨支護(hù)模型試驗(yàn)系統(tǒng)，旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中試驗(yàn)裝置難以復(fù)制，利用率低，浪費(fèi)嚴(yán)重的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種用于破碎巖質(zhì)邊坡工程的樁錨支護(hù)模型試驗(yàn)系統(tǒng)，包括中空的系統(tǒng)框架、含有裂隙破碎帶的邊坡模型、道路工程模擬組件、安裝加載組件、破碎邊坡模擬組件和邊坡防護(hù)組件，含有裂隙破碎帶的邊坡模型設(shè)置在系統(tǒng)框架底部，所述邊坡防護(hù)組件包括錨索地梁模塊與抗滑樁群模塊，所述錨索地梁模塊與抗滑樁群模塊均嵌置在邊坡模型內(nèi)；所述道路工程模擬組件包括高架橋模塊和路基工程模塊，所述高架橋模塊下端嵌置在邊坡模型的坡底，所述路基工程模塊嵌置在邊坡模型的坡頂，所述破碎邊坡模擬組件設(shè)置在邊坡模型的斷面端；

所述安裝加載組件設(shè)置在系統(tǒng)框架的頂部，通過(guò)安裝加載組件將邊坡防護(hù)組件及道路工程模擬組件吊裝到邊坡模型上就位并加載；

所述破碎邊坡模擬組件設(shè)置在系統(tǒng)框架的側(cè)面，利用破碎邊坡模擬組件對(duì)邊坡模型的裂隙破碎帶進(jìn)行定位。

優(yōu)選地，所述安裝加載組件包括加載機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)，所述加載機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)上端分別固定在兩個(gè)滑移梁上，所述滑移梁兩端能夠沿著系統(tǒng)框架頂部?jī)蓚?cè)的滑槽滑動(dòng)；通過(guò)夾持機(jī)構(gòu)能夠?qū)⑦吰路雷o(hù)組件及道路工程模擬組件依次吊裝就位，通過(guò)加載機(jī)構(gòu)能夠?qū)吰路雷o(hù)組件及道路工程模擬組件進(jìn)行加壓。

優(yōu)選地，所述滑移梁的兩端上下分別通過(guò)滑輪與系統(tǒng)框架兩側(cè)的滑槽配合。

優(yōu)選地，所述加載機(jī)構(gòu)包括第一伸縮部件和施壓塊，所述施壓塊通過(guò)旋轉(zhuǎn)加載部件與第一伸縮部件下端相連。

優(yōu)選地，所述夾持機(jī)構(gòu)包括第二伸縮部件和機(jī)械手，所述機(jī)械手設(shè)置在第二伸縮部件下端。

進(jìn)一步地，所述第一伸縮部件和第二伸縮部件為氣缸或液壓缸。

優(yōu)選地，所述破碎邊坡模擬組件為兩組，分別設(shè)置在系統(tǒng)框架的兩側(cè)、且對(duì)應(yīng)邊坡模型的兩側(cè)斷面端；所述破碎邊坡模擬組件包括滑移臂、圓軌和切割刀盤，所述圓軌的上下左右分別通過(guò)滑移臂與系統(tǒng)框架相連，所述切割刀盤兩端能夠與圓軌的內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌配合，實(shí)現(xiàn)切割刀盤在圓軌內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述滑移臂為伸縮式結(jié)構(gòu)，通過(guò)滑移臂能夠?qū)崿F(xiàn)圓軌的上下左右移位。

進(jìn)一步地，所述滑移臂包括第三伸縮部件和若干個(gè)套裝相連的伸縮節(jié)，所述第三伸縮部件固定端與系統(tǒng)框架的邊框固定相連，所述第三伸縮部件的活動(dòng)端伸縮節(jié)的首節(jié)固定相連，所述伸縮節(jié)的末節(jié)與圓軌外圓固定相連。

進(jìn)一步地，所述第三伸縮部件為氣缸或液壓缸。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明將邊坡模型、道路工程模擬組件、安裝加載組件、破碎邊坡模擬組件和邊坡防護(hù)組件集成到系統(tǒng)框架內(nèi)，系統(tǒng)框架配合安裝加載組件為邊坡模型提供支撐、機(jī)械動(dòng)力及荷載施加，通過(guò)破碎邊坡模擬組件能夠根據(jù)工程實(shí)際輕松對(duì)邊坡模型的裂隙破碎帶進(jìn)行準(zhǔn)確定位與模擬；通過(guò)道路工程模擬組件驗(yàn)證工程安全試驗(yàn)；利用邊坡防護(hù)組件驗(yàn)證邊坡防護(hù)效果。本發(fā)明整體性好，方便各組件協(xié)調(diào)運(yùn)作，模塊化、機(jī)械化程度高，靈活性高，可實(shí)現(xiàn)邊坡工程防護(hù)、道橋工程布設(shè)、邊坡加載與開挖等多種試驗(yàn)內(nèi)容。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于破碎巖質(zhì)邊坡工程的樁錨支護(hù)模型試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是安裝加載組件和破碎邊坡模擬組件在系統(tǒng)框架內(nèi)安裝示意圖；

圖3是道路工程模擬組件和邊坡防護(hù)組件在邊坡模型上的布置示意圖；

圖中：1系統(tǒng)框架；2雙向反力梁；3反力梁滑輪；4雙向約束軌道；5自動(dòng)化加載裝置；6伸縮旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂；7坡底高架橋工程；8坡頂路基工程；9抗滑樁群；10錨索地梁；11邊坡土體；12定位滑移伸縮臂；13旋轉(zhuǎn)圓軌；14切割機(jī)械刀盤；15破碎邊坡模擬組件；50第一伸縮部件；51施壓塊；60第二伸縮部件；61機(jī)械手。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請(qǐng)參考圖1-3，本發(fā)明提供的一種用于破碎巖質(zhì)邊坡工程的樁錨支護(hù)模型試驗(yàn)系統(tǒng)，包括中空的系統(tǒng)框架1、含有裂隙破碎帶的邊坡模型11、道路工程模擬組件、安裝加載組件、破碎邊坡模擬組件15和邊坡防護(hù)組件，含有裂隙破碎帶的邊坡模型11設(shè)置在系統(tǒng)框架1底部，所述邊坡防護(hù)組件包括錨索地梁模塊10與抗滑樁群模塊9，所述錨索地梁模塊10與抗滑樁群模塊9均嵌置在邊坡模型11內(nèi)；所述道路工程模擬組件包括高架橋模塊7和路基工程模塊8，所述高架橋模塊7下端嵌置在邊坡模型11的坡底，所述路基工程模塊8嵌置在邊坡模型11的坡頂，所述破碎邊坡模擬組件15設(shè)置在邊坡模型11的斷面端。

所述安裝加載組件設(shè)置在系統(tǒng)框架1的頂部，通過(guò)安裝加載組件將邊坡防護(hù)組件及道路工程模擬組件吊裝到邊坡模型11上就位并加載。其中，利用道路工程模擬組件用于驗(yàn)證工程安全模擬試驗(yàn)，利用邊坡防護(hù)組件用于驗(yàn)證邊坡防護(hù)效果。

所述破碎邊坡模擬組件15設(shè)置在系統(tǒng)框架1的側(cè)面，利用破碎邊坡模擬組件15對(duì)邊坡模型11的裂隙破碎帶進(jìn)行定位，可根據(jù)工程實(shí)際對(duì)破碎邊坡的裂隙破碎帶進(jìn)行準(zhǔn)確模擬。

在本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述安裝加載組件包括加載機(jī)構(gòu)5和夾持機(jī)構(gòu)6，所述加載機(jī)構(gòu)5和夾持機(jī)構(gòu)6上端分別固定在兩個(gè)滑移梁2上，所述滑移梁2兩端能夠沿著系統(tǒng)框架1頂部?jī)蓚?cè)的約束軌道4滑動(dòng)；通過(guò)夾持機(jī)構(gòu)6能夠?qū)⑦吰路雷o(hù)組件及道路工程模擬組件依次吊裝就位，通過(guò)加載機(jī)構(gòu)5能夠?qū)吰路雷o(hù)組件及道路工程模擬組件進(jìn)行加壓。

其中，所述滑移梁2的兩端上下分別通過(guò)滑輪3與系統(tǒng)框架1兩側(cè)的約束軌道4配合。通過(guò)雙向約束軌道，可為加載機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)提供提拉與加壓的雙向反力，確保模塊化機(jī)械化得以實(shí)現(xiàn)。

作為一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述加載機(jī)構(gòu)5包括第一伸縮部件50和施壓塊51，所述施壓塊51通過(guò)旋轉(zhuǎn)加載部件與第一伸縮部件50下端相連。旋轉(zhuǎn)加載部件上端可與第一伸縮部件的活動(dòng)端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，然后再通過(guò)氣壓、液壓或機(jī)械螺旋加壓方式，借助施壓塊根據(jù)實(shí)際需要對(duì)邊坡防護(hù)組件及道路工程模擬組件中不同的模塊進(jìn)行施壓。

其中，所述夾持機(jī)構(gòu)6包括第二伸縮部件60和機(jī)械手61，所述機(jī)械手61設(shè)置在第二伸縮部件60下端。通過(guò)第二伸縮部件的伸縮，利用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡防護(hù)組件及道路工程模擬組件安裝就位。

在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述第一伸縮部件50和第二伸縮部件60為氣缸或液壓缸。也可以選用絲杠傳動(dòng)等機(jī)械螺旋結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)伸縮動(dòng)作。

為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，所述破碎邊坡模擬組件15為兩組，分別設(shè)置在系統(tǒng)框架1的兩側(cè)、且對(duì)應(yīng)邊坡模型11的兩側(cè)斷面端；所述破碎邊坡模擬組件15包括滑移臂12、圓軌13和切割刀盤14，所述圓13軌的上下左右分別通過(guò)滑移臂12與系統(tǒng)框架1相連，所述切割刀盤14兩端能夠與圓軌13的內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌配合，實(shí)現(xiàn)切割刀盤14在圓軌13內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。

為了方便調(diào)整切割刀盤的位置，所述滑移臂12為伸縮式結(jié)構(gòu)，通過(guò)滑移臂12能夠?qū)崿F(xiàn)圓軌13的上下左右移位。每個(gè)圓軌的4組定位滑移臂與系統(tǒng)框架通過(guò)導(dǎo)軌形成滑動(dòng)約束，滑移臂另一端與圓軌固接，切割刀盤與旋轉(zhuǎn)圓軌內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌形成滑動(dòng)約束，可實(shí)現(xiàn)切割刀盤對(duì)邊坡模型任意位置任意角度的切割模擬。

進(jìn)一步地，所述滑移臂12包括第三伸縮部件和若干個(gè)套裝相連的伸縮節(jié)，所述第三伸縮部件固定端與系統(tǒng)框架1的邊框固定相連，所述第三伸縮部件的活動(dòng)端伸縮節(jié)的首節(jié)固定相連，所述伸縮節(jié)的末節(jié)與圓軌13外圓固定相連。

其中，所述第三伸縮部件為氣缸或液壓缸，也可以選用絲杠傳動(dòng)等機(jī)械螺旋結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)伸縮動(dòng)作。

為了方便控制操作，將安裝加載組件、破碎邊坡模擬組件與控制柜相連，通過(guò)控制面板設(shè)定具體參數(shù)，提高自動(dòng)化傳動(dòng)。

本發(fā)明的具體操作方法如下：

a、拼裝系統(tǒng)框架1，根據(jù)工程實(shí)際情況，砌筑邊坡模型11土體，啟動(dòng)破碎模擬組件，通過(guò)調(diào)節(jié)4組滑移臂12的長(zhǎng)度進(jìn)行邊坡模型的破碎帶定位，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)圓軌13內(nèi)的切割刀盤14控制破碎帶角度，進(jìn)行巖土體切割，完成邊坡土體模擬。

b、啟動(dòng)安裝加載組件，夾持機(jī)構(gòu)6的機(jī)械手起吊錨索地梁10與抗滑樁群9，通過(guò)滑移梁2下方的滑輪3，調(diào)節(jié)夾持機(jī)構(gòu)6與加載機(jī)構(gòu)5在雙向約束軌道4的位置完成防護(hù)定位，旋轉(zhuǎn)機(jī)械手61與施壓塊51至設(shè)計(jì)角度后，將邊坡防護(hù)組件的吊錨索地梁10與抗滑樁群9嵌固進(jìn)邊坡模型11的巖土體內(nèi)，完成邊坡防護(hù)工程模擬。

c、安裝道路工程模擬組件，通過(guò)夾持機(jī)構(gòu)6的機(jī)械手起吊高架橋模塊7與路基工程模塊8，完成定位后用加載機(jī)構(gòu)5進(jìn)行嵌固加壓，模擬道路工程施工過(guò)程。

d、靈活控制破碎邊坡模擬組件，可用于研究不同破碎轉(zhuǎn)角、破碎位置、破碎深度等參數(shù)變化下的邊坡安全與工程施工影響。

e、靈活設(shè)計(jì)模塊化安裝加載組件，可控制安裝加載組件模擬坡頂機(jī)械加壓、可控制機(jī)械手臂挖掘土體模擬坡底人工開挖與坡頂卸載等試驗(yàn)。

f、靈活設(shè)計(jì)邊坡防護(hù)組件，可用于錨索地梁與抗滑樁群的單一項(xiàng)試驗(yàn)與組合試驗(yàn)，驗(yàn)證邊坡防護(hù)效果。

綜上所述，本發(fā)明與傳統(tǒng)施工機(jī)具相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、整體性好，通過(guò)系統(tǒng)框架的拼裝組合保證整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)各模塊的協(xié)調(diào)運(yùn)作。

2、機(jī)械化程度高，通過(guò)模塊化安裝加載裝置的靈活運(yùn)用，可實(shí)現(xiàn)邊坡工程防護(hù)，道橋工程布設(shè)，邊坡加載與開挖等多種試驗(yàn)內(nèi)容；通過(guò)破碎邊坡模擬系統(tǒng)可輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邊坡工程破碎帶斷層裂隙的準(zhǔn)確定位與模擬。

3、模塊化程度高，道路橋梁工程均為一體化制作嵌固，邊坡防護(hù)工程錨索地梁與抗滑樁群可拼裝，自由控制防護(hù)規(guī)模。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。