專利名稱：一種地質工程實驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及地質工程技術領域，具體地說是一種地質工程實驗裝置。
背景技術：
注漿技術是一項實用性強、應用范圍廣的工程技術，已被廣泛的應用到煤礦、隧道、邊坡、橋梁等各個領域，具有廣闊的發展空間，尤其是在巖土加固工程中應用更廣。由于巖土體賦存的地質環境復雜，且往往帶有地下水的影響，注漿技術已成為改善巖土體結構及性能，提高巖土體自承載能力的有效途徑之一，因此，注漿實驗是該技術領域必不可少的重要實驗，現有的大多數的加載裝置只能做到二維加載，即只能做到X和Y兩個方向上的應力加載，不能做到三維應力加載，現有設備中也有小部分加載裝置能做到三維加載，但試驗裝置很小，不能達到相似模擬的要求，且其只能檢測土樣的強度指標，不能在模擬工程活動時顯現試驗對象的變化特性，即不能模擬地下工程實驗現狀。例如，一:在動水條件下注漿，漿液的運動的規律研究不足。在動水環境中，漿液的流動一方面受注漿壓力的作用，另一方面還受到動水壓力的影響，漿液在注漿壓力梯度和地下水力梯度的雙重作用下運動，此時動力壓力將成為影響漿液擴散的一個主要因素，而現有的實驗裝置在進行實驗時根本就未能將這一因素考慮在內；二:在注漿過程中，漿液的性質隨時間而變化，而目前的理論研究視漿液的性質與時間無關；三:地應力場、地下水滲流場對注漿參數和效果的影響缺乏系統研究；四:模擬試驗研究暫不能真正做到與現場環境(如動水條件、壓力條件、圍巖條件等)的相似性。
另外，在實驗過程中，需要制備相應的試驗對象，對于小的壓力室而言，試驗對象可在試驗臺上直接制備，而對于大中型試驗對象而言，必須在輔助的操作平臺上完成試驗對象的制備之后，才能將其移動至試驗臺上，因此，壓力室的推入和推出給實驗操作者帶來很大的麻煩，浪費了大量的人力物力，而且給實驗操作帶來很多不便。因此，現有的有關地質工程實驗裝置存在很大的缺陷和局限性，已經不能滿足技術人員對工程實際最大限度模擬的需求，迫切需要一種能實現能自動推入推出三維加載裝置的、可三維加載的、可最大限度模擬地下工程實驗現狀的、在模擬工程活動時能顯現試驗對象變化特性的、能真正做到與現場環境相似性的地質工程實驗裝置。
發明內容為了解決上述現有技術存在的問題，本實用新型提供一種地質工程實驗裝置，能實現能自動推入推出三維加載裝置的、可三維加載的、可最大限度模擬地下工程實驗現狀的、在模擬工程活動時能顯現試驗對象變化特性的、能真正做到與現場環境相似性的功能。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種地質工程實驗裝置，包括下承載板，所述下承載板的上方連接有水倉，所述水倉內部的中央位置安裝有軸向伺服缸，所述軸向伺服缸的上端連接有下加載板，所述下加載板的上方中心位置處安裝有三維加載裝置，所述水倉的上端的四個轉角處均安裝有液壓千斤頂，所述三維加載裝置的上端通過連接件連接有負荷傳感器，所述負荷傳感器的上端安裝有上承載板，所述上承載板的下端與所述液壓千斤頂的上端連接，所述水倉的右側連接有自動推入推出裝置，且所述自動推入推出裝置的上端與所述下加載板的上端齊平；水倉用以在實驗過程中向三維加載裝置的試驗對象中提供動態水；軸向伺服缸用以通過下加載板對試驗對象提供Z向應力，用以模擬地下應力場對試樣施加Z向載荷時實驗參數的變化；負荷傳感器用以檢測上承載板承受的壓力。[0007]所述三維加載裝置包括水壓加載板，所述水壓加載板的四側外端安裝有第一加載皮囊，所述水壓加載板凸臺處四側外端安裝有第二加載皮囊，所述第一加載皮囊和所述第二加載皮囊之間安裝有X、Y向承壓板，所述第二加載皮囊的上端連接有Z向承壓板，所述X、Y向承壓板的上端連接有密封橡膠圈，所述密封橡膠圈的外側和第一加載皮囊的內側緊密貼合，所述密封橡膠圈的內側和所述Z向承壓板的外側緊密貼合，第一加載皮囊和第二加載皮囊主要用來完成X、Y向的應力加載，X、Y向承壓板用來承受和均衡X、Y向壓力，Z向承壓板用來承受和均衡Z向壓力。[0008]所述自動推入推出裝置包括基座，所述基座上安裝有操作平臺，所述下加載板的左端和所述操作平臺的右端安裝有滑輪系，所述操作平臺的右側下端安裝有定滑輪和卷揚機，且所述卷揚機位于所述定滑輪的右側，所述卷揚機上纏繞有鋼絲繩，且所述鋼絲繩穿過所述滑輪系和所述定滑輪，所述鋼絲繩的兩個自由端分別固定在所述三維加載裝置底部的左右兩側，定滑輪和滑輪系主要起導向作用，卷揚機正轉和反轉用以提供三維加載裝置推入和推出的動力。[0009]所述下加載板的上端的X向和Y向均設有T型槽，三維加載裝置可沿著T型槽左右移動，便于三維加載裝置的推入和推出。[0010]所述第一加載皮囊和所述Z向承壓板之間的四個轉角處均通過連接件連接有隔板轉軸，隔板轉軸是為了隔離X和Y方向的負荷減小相互的影響。[0011]所述水壓加載板的凸臺部設有多個透水孔，用以在模擬實驗進行時，讓水參與實驗，以便更好地模擬地下工程實驗現狀。[0012]本實用新型的有益效果是:一種地質工程實驗裝置具有結構合理、使用方便等優點，它能實現能自動推入推出三維加載裝置的、可三維加載的、可最大限度模擬地下工程實驗現狀的、在模擬工程活動時 能顯現試驗對象變化特性的、能真正做到與現場環境相似性的功能。
[0013]
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。[0014]圖1是本實用新型的總體結構示意圖；[0015]圖2是圖1的A-A截面圖；[0016]圖3是本實用新型的三維加載裝置的結構示意圖；[0017]圖4是圖3的俯視圖；[0018]圖5是本實用新型的自動推入推出裝置的結構示意圖。
具體實施方式
[0019]如圖1和圖2所示，本實用新型所述的一種地質工程實驗裝置，包括下承載板1，所述下承載板I的上方連接有水倉3，所述水倉3內部的中央位置安裝有軸向伺服缸2，所述軸向伺服缸2的上端連接有下加載板4，所述下加載板4的上方中心位置處安裝有三維加載裝置6，所述水倉3的上端的四個轉角處均安裝有液壓千斤頂5，所述三維加載裝置6的上端通過連接件7連接有負荷傳感器8，所述負荷傳感器8的上端安裝有上承載板9，所述上承載板9的下端與所述液壓千斤頂5的上端連接，所述水倉3的右側連接有自動推入推出裝置10，且所述自動推入推出裝置10的上端與所述下加載板的上端齊平。如圖3和圖4所示，所述三維加載裝置6包括水壓加載板601，所述水壓加載板601的四側外端安裝有第一加載皮囊603a，所述水壓加載板601凸臺處四側外端安裝有第二加載皮囊603b，所述第一加載皮囊603a和所述第二加載皮囊603b之間安裝有X、Y向承壓板602，所述第二加載皮囊603b的上端連接有Z向承壓板605，所述X、Y向承壓板的上端連接有密封橡膠圈604，所述密封橡膠圈604的外側和第一加載皮囊603a的內側緊密貼合，所述密封橡膠圈604的內側和所述Z向承壓板605的外側緊密貼合，第一加載皮囊603a和第二加載皮囊603b主要用來完成X、Y向的應力加載，X、Y向承壓板602用來承受和均衡X、Y向壓力，Z向承壓板605用來承受和均衡Z向壓力。如圖5所示，所述自動推入推出裝置10包括基座101，所述基座101上安裝有操作平臺106，所述下加載 板4的左端和所述操作平臺106的右端安裝有滑輪系105，所述操作平臺106的右側下端安裝有定滑輪102和卷揚機104，且所述卷揚機104位于所述定滑輪102的右側，所述卷揚機104上纏繞有鋼絲繩103，且所述鋼絲繩103穿過所述滑輪系105和所述定滑輪102，所述鋼絲繩103的兩個自由端分別固定在所述三維加載裝置6底部的左右兩側，定滑輪102和滑輪系105主要起導向作用，卷揚機104正轉和反轉用以提供三維加載裝置6推入和推出的動力。如圖1和圖2所示，所述下加載板4的上端的X向和Y向均設有T型槽，三維加載裝置6可沿著T型槽左右移動，便于三維加載裝置6的推入和推出。如圖5所示，所述第一加載皮囊603a和所述Z向承壓板605之間的四個轉角處均通過連接件607連接有隔板轉軸606，隔板轉軸606是為了隔離X和Y方向的負荷，減小相
互的影響。如圖4所示，所述水壓加載板601的凸臺部設有多個透水孔6011，用以在模擬實驗進行時，讓水參與實驗，以便更好地模擬地下工程實驗現狀。操作時，首先使得四個液壓千斤頂同時工作，四個液壓千斤頂同時推著上承載板向上運動，當到達合適位置時，自動推入推出裝置開始工作，使得卷揚機正轉，在卷揚機的帶動下，鋼絲繩被牽引移動，定滑輪和滑輪系起導向作用，鋼絲繩拉動三維加載裝置向右移動，將三維加載裝置順著T型槽從下加載板上推出，移至操作平臺上，將試驗對象制作好需要將三維加載裝置移至下加載板上時，只需使得卷揚機反轉，當三維加載裝置移至下加載板上，此時，再使得四個液壓千斤頂同時工作，帶著上承載板向下運動，恢復到初始位置即可；隨后，要通過三維加載裝置和軸向伺服缸對試驗對象施加X、Y和Z向載荷，具體是通過第一加載皮囊實現X、Y向的應力加載，施加Z向壓力通過Z向承壓板對試驗對象進行Z向的應力加載，試驗對象在受壓的情況下通過第二加載皮囊提供反力，在實驗進行時，可對試驗對象進行開挖，進而能在模擬工程活動時能顯現試驗對象變化特性，從而實時得出地應力場對注漿參數和效果的影響；水倉通過三維加載裝置的水壓加載板對試驗對象提供動態水，讓水參與實驗，施加動態水壓，從而實時得出地下水滲流場對注漿參數和效果的影響，以便更好地模擬地下工程實驗現狀，采用正交試驗方法，進行漿液配比試驗，分析不同配比漿液的黏度、析水率、結石率、抗壓強度等參數的變化持征，確定最優配比方案；最終得出在工程實際中，注漿的漿液的最佳配比。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及 其等效物界定。
權利要求1.一種地質工程實驗裝置，包括下承載板，其特征在于:所述下承載板的上方連接有水倉，所述水倉內部的中央位置安裝有軸向伺服缸，所述軸向伺服缸的上端連接有下加載板，所述下加載板的上方中心位置處安裝有三維加載裝置，所述水倉的上端的四個轉角處均安裝有液壓千斤頂，所述三維加載裝置的上端通過連接件連接有負荷傳感器，所述負荷傳感器的上端安裝有上承載板，所述上承載板的下端與所述液壓千斤頂的上端連接，所述水倉的右側連接有自動推入推出裝置，且所述自動推入推出裝置的上端與所述下加載板的上端齊平。
2.根據權利要求1所述的一種地質工程實驗裝置，其特征在于:所述三維加載裝置包括水壓加載板，所述水壓加載板的四側外端安裝有第一加載皮囊，所述水壓加載板凸臺處四側外端安裝有第二加載皮囊，所述第一加載皮囊和所述第二加載皮囊之間安裝有X、Y向承壓板，所述第二加載皮囊的上端連接有Z向承壓板，所述X、Y向承壓板的上端連接有密封橡膠圈，所述密封橡膠圈的外側和第一加載皮囊的內側緊密貼合，所述密封橡膠圈的內側和所述Z向承壓板的外側緊密貼合。
3.根據權利要求1所述的一種地質工程實驗裝置，其特征在于:所述自動推入推出裝置包括基座，所述基座上安裝有操作平臺，所述下加載板的左端和所述操作平臺的右端安裝有滑輪系，所述操作平臺的右側下端安裝有定滑輪和卷揚機，且所述卷揚機位于所述定滑輪的右側，所述卷揚機上纏繞有鋼絲繩，且所述鋼絲繩穿過所述滑輪系和所述定滑輪，所述鋼絲繩的兩個自由端分別固定在所述三維加載裝置底部的左右兩側。
4.根據權利要求1所述的一種地質工程實驗裝置，其特征在于:所述下加載板的上端的X向和Y向均設有T型槽。
5.根據權利要求2所述的一種地質工程實驗裝置，其特征在于:所述第一加載皮囊和所述Z向承壓板之間的四個轉角處均通過連接件連接有隔板轉軸。
6.根據權利要求2所述的一種地質工程實驗裝置，其特征在于:所述水壓加載板的凸臺部設有多個透水 孔。
專利摘要本實用新型涉及一種地質工程實驗裝置，包括下承載板，所述下承載板的上方連接有水倉，所述水倉內部的中央位置安裝有軸向伺服缸，所述軸向伺服缸的上端連接有下加載板，所述下加載板的上方中心位置處安裝有三維加載裝置，所述水倉上端的四個轉角處均安裝有液壓千斤頂，所述三維加載裝置的上端通過連接件連接有負荷傳感器，所述負荷傳感器的上端安裝有上承載板，所述水倉的右側連接有自動推入推出裝置。本實用新型具有結構合理、使用方便等優點，能實現能自動推入推出三維加載裝置的、可三維加載的、可最大限度模擬地下工程實驗現狀的、在模擬工程活動時能顯現試驗對象變化特性的、能真正做到與現場環境相似性的功能。
文檔編號E21D11/10GK203114297SQ20132011467
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月14日 優先權日2013年3月14日
發明者周盛全, 翟曉榮, 彭濤, 宣良瑞, 彭軍, 鄭晨, 吳基文 申請人:安徽理工大學