專利名稱：模型二維三維可調的巖土工程物理模擬多功能試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種模型二維三維可調的巖土工程物理模擬多功能試驗裝置。
背景技術：
科技界很多學者都已經認為，二十一世紀將是開發地下空間的大發展的世紀。城市軌道交通和城市高速公共交通的發展，也都正在大規模地開發和使用地下隧道，促使了人們必須對地下巖土進行更深入的了解和研究。高層建筑快速發展的趨勢，也需要能夠找到堅實的深層巖土基礎。不僅在這些方面，還有大壩、礦井、橋梁等等，所有這些，都正在促使人們加快了對地下巖土的力學性能研究。
百年大計，安全第一。所有這些城市建設、交通、水利、礦業的發展，都離不開對地下巖體的物理性能進行研究，這都需要對所在的施工區域的巖體，進行物理模型的加載試驗。國內外很多工作，都已經認識到對巖土力學模型進行試驗的重要性，要實現這樣的實驗，關鍵是試驗手段。目前，已有少量單位在研制或在準備研制巖土力學模型試驗裝置，但是，其研制的模型，都只能做二維加載。這樣，在模型內產生的應變場，均勻程度和均勻范圍都非常有限。試驗后，也只能得到巖土工程在二維應力條件下的特性，在當今，隨著巖土工程的規模越來越大，巖層深度越來越深的情況下，可能出現的工程問題將更加復雜，對巖土性能需要研究的方面也越來越多，這樣，勢必產生了對三維模擬試驗裝置進行研制的迫切要求。
二維加載試驗裝置包含外層的加載框架，和內層的試件箱，試件箱內裝有需要進行試驗的巖土。在外層和內層之間，可以根據需要選用不同的千斤頂，千斤頂安裝在加載框架上，千斤頂向試件箱上的加載板施加作用力，則作用力即可以作用于巖土。
在工程中，會根據不同的情況，選擇對巖土做二維或三維加載試驗，二維加載試驗，其特點是試件箱在厚度方向的尺寸，遠遠小于高度和寬度方向的尺寸。只有試件箱在厚度方向的尺寸，接近于或等于在高度和寬度方向的尺寸時，這樣的測驗才能反映出三維試驗特性，如能研制出既能進行二維試驗，又能進行三維試驗的裝置，不僅可以省去制造多種單個試驗裝置的費用，更可以提高裝置的利用率。

發明內容
本發明根據現有技術中的土壤力學測試裝置只能從二維方向對土壤施加壓力進行測試的不足，提供一種既可從二維方向也可從三維方向對測試的土壤施加壓力以測試土壤力學性能的模型二維三維可調的巖土工程物理模擬多功能試驗裝置。由于試驗裝置中的加載框架是制造費用較高的部件，本設計中的加載框架，既可以作為三維試驗時使用，也可以在二維試驗時使用。
為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現模型二維三維可調的巖土工程物理模擬多功能試驗裝置，包括試件箱，千斤頂，還包括有加載框架，加載框架由四條邊框組成，至少每兩個平行的邊框之間安裝有梁，邊框和梁上安裝有千斤頂，試件箱位于加載框架和梁圍成的空間內。
其中，所述加載框架數目為兩個以上，兩個以上的加載框架依次并排可拆卸連接，梁可拆卸連接在最外側加載框架邊框上。
本發明中的土壤力學性能測試裝置，既可以從三維方向，又可以從二維方向對土壤進行力學性能測試，可以取得更好的測試效果。


圖1為本發明正視圖；圖2為本圖1的俯視圖；圖3為本發明實施例2的俯視圖。
具體實施例方式
以下結合實施例及附圖進一步對本發明進一步說明。
實施例1，如圖1和圖2所示，模型二維三維可調的巖土工程物理模擬多功能試驗裝置，包括試件箱1，千斤頂2，還包括有加載框架3，加載框架3由四條邊框5組成，梁4通過螺釘7可拆卸安裝在兩個平行的邊框5上，試件箱1位于加載框架3和梁4圍成的空間內，邊框5上安裝有千斤頂2，千斤頂2朝向試件箱1并可對試件箱1施加壓力。試驗過程中，梁4可將試件箱牢固的固定。
實施例2，如圖3所示，三個加載框架3通過連接板8和螺釘6可拆卸連接，梁4可拆卸安裝在最外側加載框架邊框5上，試件箱位于加載框架3和梁4圍成的空間內，邊框5和梁4上安裝有千斤頂，千斤頂朝向試件箱并可對試件箱施加壓力。
本發明的使用方法為，進行二維試驗時，只需使用一個加載框架，梁安裝在邊框兩側，千斤頂安裝在邊框上，按照要求制作一個試件箱，將測試的土壤裝入試件箱內，并將傳感器埋入土壤內，利用千斤頂從二維方向對試件箱施加壓力，試件箱將壓力傳遞到土壤，土壤中埋有傳感器，千斤頂對試件箱施加壓力，利用傳感器傳出的信號對土壤的力學性能進行分析；進行三維測試時，根據測試要求選擇加載框架的數目，將多個加載框架并排依次連接在一起，將梁可拆卸安裝在最外側的加載框架的外側，在邊框和梁上安裝千斤頂，按照要求制作一個試件箱，將測試的土壤裝入試件箱內，并將傳感器埋入土壤內，利用千斤頂從三維方向對試件箱施加壓力，試件箱將壓力傳遞到土壤，土壤中埋有傳感器，利用傳感器傳出的信號對土壤的力學性能進行分析。
上述實施例僅用于對本發明進行說明，并不構成對權利要求范圍的限制，本領域技術人員可以想到的其他實質等同手段，均在本發明權利要求范圍內。
權利要求
1.模型二維三維可調的巖土工程物理模擬多功能試驗裝置，包括試件箱，千斤頂，其特征在于，還包括有加載框架，加載框架由四條邊框組成，至少每兩個平行的邊框之間安裝有梁，邊框和梁上安裝有千斤頂，試件箱位于加載框架和梁圍成的空間內。
2.根據權利要求1所述的模型二維三維可調的巖土工程物理模擬多功能試驗裝置，其特征在于，所述加載框架數目為兩個以上，兩個以上的加載框架依次并排可拆卸連接，梁可拆卸連接在最外側的加載框架邊框上。
全文摘要
本發明公開了一種模型二維三維可調的巖土工程物理模擬多功能試驗裝置，包括試件箱，千斤頂，還包括有加載框架，加載框架由四條邊框組成，至少兩個平行的邊框之間安裝有梁，邊框和梁上安裝有千斤頂，試件箱位于加載框架和梁圍成的空間內。本發明中的土壤力學性能測試裝置，既可以從三維方向，又可以從二維方向對土壤進行力學性能測試，可以取得更好的測試效果。
文檔編號G01N19/00GK101042390SQ200710039160
公開日2007年9月26日 申請日期2007年4月5日 優先權日2007年4月5日
發明者俞水良, 余志壯 申請人:同濟大學