一種巖土工程多功能試驗系統及其水平加載系統的制作方法

本實用新型涉及巖土工程多功能試驗系統技術領域，具體涉及一種巖土工程多功能試驗系統的水平加載系統及巖土工程多功能試驗系統。

背景技術：

巖土工程多功能試驗系統是應用于巖土工程、地下工程、礦業工程等領域的試驗研究裝置，為試驗研究的基礎設施和設備系統。

巖土工程多功能試驗系統是研究大型巖土工程問題的重要手段，在國內外已得到廣泛應用，并在工程科研、設計及論證中發揮了重要作用。國際上如美國、英國、德國、意大利、日本、挪威等發達國家都先后開展了巖土工程多功能試驗系統的試驗研究工作，針對樁土共同作用、各種樁的受理機理、群樁效應、大型礦井頂板圍巖穩定、大壩壩體與壩基的巖體穩定、大型洞室圍巖穩定與支護等工程問題，進行了卓有成效的研究工作，并研制了相應的試驗設備；國內如中國建筑科學研究院地基研究所、武漢巖土力學研究所、總參工程兵科研所、清華大學、北京科技大學、河海大學、石家莊鐵道學院、北京建筑工程學院、同濟大學、山東大學等單位，都先后開展了這方面的研究工作，研制了規模不等多功能試驗系統。

總結各種類型巖土工程試驗系統水平加載系統的主要特點如下：

①大多數巖土工程試驗系統的加載系統都以豎向加載為主，很少實現水平加載卸載控制。巖土試驗多為豎向加載控制試驗，模擬水平效應的試驗(如滑坡效應)多采用直接撤掉一面圍護板或隔板的方法實現。操作不方便。

②中國科學院武漢巖土力學研究所研制的巖土工程大型真三軸物理模型試驗機，可以同時實現三維空間加載，加載噸位大，用于模擬高應力地下工程的受力狀態試驗。但是其結構復雜，成本較高。

③汪人和等研制的試驗臺由試坑和反力架組成，在鋼架豎向和橫向各對稱布置兩個油缸，可分別進行豎向和水平向加載。但是其結構復雜，操作不方便。

技術實現要素：

為解決現有技術中的巖土工程多功能試驗系統大都以豎向加載為主，很少實現水平加載卸載控制的缺陷，本實用新型提供一種巖土工程多功能試驗系統的水平加載系統及巖土工程多功能試驗系統，使巖土工程多功能試驗系統在實現豎向加載的同時能夠實現水平加載卸載，并且本實用新型的水平加載系統的施力點可調整。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種巖土工程多功能試驗系統的水平加載系統，包括反力板、液壓缸及剛性推板；其中，

所述液壓缸一端與所述反力板相連接，另一端與所述剛性推板相連接。

優選的，所述液壓缸為油缸。

優選的，所述反力板上開設有第一豎向T型滑槽。

優選的，所述剛性推板上與所述第一豎向T型滑槽相對應的位置開設有第二豎向T型滑槽。

優選的，所述油缸一端置于所述第一豎向T型滑槽內，另一端置于所述第二豎向T型滑槽內，使所述油缸可沿所述第一豎向T型滑槽和第二豎向T型滑槽上下移動。所述反力板和剛性推板分別設計第一豎向T型滑槽和第二豎向T型滑槽，提供水平推力的油缸可沿所述第一豎向T型滑槽和第二豎向T型滑槽上下移動并在任意位置固定，使得所述水平加載施力點可調整。

優選的，所述剛性推板頂部設有吊鉤。便于所述剛性推板的起吊安裝。

優選的，所述剛性推板兩端設有對稱布置的滾軸。可實現所述剛性推板的自由移動。

優選的，所述剛性推板上設有固定卡件。可在任意位置固定所述剛性推板。

優選的，所述水平加載系統還包括自動加載控制系統，且所述自動加載控制系統與所述油缸相連接。所述自動加載控制系統可用于水平向加載控制，可獨立控制輸出多路相同或不同壓力。

一種巖土工程多功能試驗系統，所述巖土工程多功能試驗系統包括試驗槽、水平加載系統、豎向加載系統、自動加載控制系統及豎向分隔板；其中，

所述水平加載系統及所述豎向分隔板均安裝于所述試驗槽內；

所述豎向加載系統安裝于所述試驗槽上方；

所述水平加載系統與所述豎向加載系統均與所述自動加載控制系統相連接。

本實用新型的有益效果為：

1)所述水平加載系統能夠同時實現水平加載卸載，水平加載用于模擬擠土效應試驗，水平卸載用于模擬剛性擋土墻移位引起的滑坡效應試驗，拓寬了巖土工程試驗研究領域。

2)安裝水平的油缸后，所述剛性推板的行程可控范圍較大，能夠滿足大多數模型試驗要求。

3)所述剛性推板在豎向加載試驗中可作為普通隔板使用，根據試驗要求可在軌道行程范圍的任意位置固定。

4)所述反力板和剛性推板上分別設計第一豎向T型滑槽和第二豎向T型滑槽，提供水平推力的油缸可沿所述第一豎向T型滑槽和第二豎向T型滑槽上下移動，可根據不同試驗要求，在任意位置提供水平推力或回撤油缸。

5)所述剛性推板剛度足夠大，能夠保證水平推力的均勻施加。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的巖土工程多功能試驗系統的水平加載系統安裝于試驗槽的局部結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例的剛性推板的結構簡圖(滾軸未示出)。

圖中，

1-反力板；11-第一豎向T型滑槽；2-油缸；3-剛性推板；31-第二豎向T型滑槽；32-吊鉤；33-滾軸；4-試驗槽；41-暗柱；42-鋼軌。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的結構進行詳細解釋說明。

如圖1至圖2所示，本實用新型實施例提供的一種巖土工程多功能試驗系統的水平加載系統，在具體進行試驗時，需安裝于試驗槽4內使用。所述試驗槽4為置于地面以下的鋼筋混凝土結構槽。結構總尺寸5.4m*3.4m*2.0m，槽內凈尺寸4.6m*2.0m*1.6m，槽底標高-1.6m。試驗槽4尺寸設計既考慮了試驗空間要求，又考慮了已有房屋結構空間限制條件。

本實用新型實施例提供的一種巖土工程多功能試驗系統的水平加載系統，所述試驗槽4為矩形槽，其包括兩個長邊墻和兩個短邊墻。其中一個短邊墻上設有兩個暗柱41，作為反力墻。所述兩個長邊墻槽壁頂部在距離設有暗柱41的短邊墻700mm位置起，對稱預埋兩根1m長鋼軌42，用于安裝所述剛性推板3，所述剛性推板3可在任意位置固定，所述剛性推板3也可沿所述鋼軌42實現水平移動。

本實用新型實施例提供的一種巖土工程多功能試驗系統的水平加載系統，在進行試驗時，需將所述巖土工程多功能試驗系統的水平加載系統的反力板1固接于所述短邊墻的暗柱41上，由所述暗柱41為所述水平加載系統的油缸2提供反力。

所述試驗槽4的暗柱41設計要求：試驗槽4的暗柱41承受水平推力或拉力，按照懸臂受彎構件計算抗彎抗剪強度，并配置鋼筋。

本實用新型實施例提供的一種巖土工程多功能試驗系統的水平加載系統，其特點如下：

1)所述水平加載系統包括反力板1、油缸2、剛性推板3及自動加載控制系統等。

2)所述水平加載系統為60T水平加載系統，配置了兩個30T的高精度推力油缸2，由試驗槽4的短邊墻的暗柱41提供反力(即將所述反力板1固接于所述暗柱41上)。所述油缸2一端置于所述反力板1上的第一豎向T型滑槽11內，另一端置于所述剛性推板3上的第二豎向T型滑槽31內。

3)所述剛性推板3和反力板1制作安裝要求：

①剛性推板3采用30mm厚Q235鋼制作，剛性推板3結構尺寸為2000mm*1600mm*30mm，制作時預留安裝誤差尺寸。

②試驗槽4長邊墻槽壁頂部預埋的1m長鋼軌42，為剛性推板3的控制行程范圍。

③剛性推板3上部安裝滾軸33，可實現沿試驗槽4的鋼軌42的自由移動；安裝固定卡件，可在任意位置固定所述剛性推板3。

④反力板1采用30mm厚Q235鋼制作，構件尺寸為1600mm*250mm*30mm。

⑤反力板1和剛性推板3上分別設計第一豎向T型滑槽11和第二豎向T型滑槽31，提供水平推力的油缸2可沿所述第一豎向T型滑槽11和第二豎向T型滑槽31上下移動并在任意位置固定，可根據不同試驗要求，在任意位置提供水平推力或回撤油缸2。水平推力的作用點位置根據試驗槽4內土體高度計算，每個試驗均可計算出最佳施力點位置。

⑥剛性推板3頂部安裝吊鉤32，便于剛性推板3的起吊安裝。

本實用新型實施例提供的一種巖土工程多功能試驗系統的水平加載系統，還包括自動加載控制系統，且所述自動加載控制系統通過電線與所述油缸2相連接，使所述油缸2由所述自動加載控制系統控制，所述自動加載控制系統不僅可用于所述水平加載系統的水平向加載控制，還可用于豎向加載系統的豎向加載控制，采用本實用新型所述水平加載系統的巖土工程多功能試驗系統具有豎向加載系統時，所述巖土工程多功能試驗系統能夠同時實現豎向加載以及水平加載卸載。所述自動加載控制系統可獨立控制輸出多路相同或不同壓力，剛性推板3剛度足夠大，能夠保證水平力的均勻施加。

本實用新型實施例提供的一種巖土工程多功能試驗系統，所述巖土工程多功能試驗系統包括試驗槽4、水平加載系統、豎向加載系統、自動加載控制系統及豎向分隔板；其中，所述水平加載系統及所述豎向分隔板均安裝于所述試驗槽4內；所述豎向加載系統安裝于所述試驗槽4上方；所述水平加載系統與所述豎向加載系統均與所述自動加載控制系統相連接。

以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型實質內容上所作的任何修改、等同替換和簡單改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。