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一种真三轴模拟隧道实验装置.pdf

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一种 真三轴 模拟 隧道 实验 装置
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摘要
申请专利号:

CN201611124758.1

申请日:

2016.12.08

公开号:

CN106483023A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 3/12申请日:20161208|||公开
IPC分类号: G01N3/12 主分类号: G01N3/12
申请人: 兰州交通大学
发明人: 武振锋; 杨恩宇; 卢鑫; 崔?#24050;? 景建雄; 于沛峻
地址: 730070 甘肃省兰州市安宁区安宁西路88号兰州交通大学
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611124758.1

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2018.01.16|||2017.03.08

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种真三轴模拟隧道实验装置,包括承接板,设置于承接板上的内外套设的内中空框架和外中空框架;设置于内中空框体的外壁与外中空框体的内壁之间的液压缸;内中空框架由首尾相接的顶板、前侧板、?#35013;濉?#21518;侧板通过左侧板和右侧板围合而成,前侧板和后侧板均包括由上向下并排设置且可旋转的多个条形板;外中空框架由首尾相接的顶盖、前侧盖、底盖、后侧盖通过左侧盖和右侧盖围合而成;前侧盖和后侧盖均包括由上向下并排设置且可旋转的多个条形盖。本发明由于前侧板和后侧板均由多个并排设置且可旋转的条形板组成,前侧盖和后侧盖均由多个并排设置且可旋转的条形盖组成,故在铺设模型时可分层进行,方便了实验人员作业。

权利要求书

1.一种真三轴模拟隧道实验装置,其特征在于:包括承接板(1),设置于所述承接板(1)
上的内外套设的内中空框架和外中空框架;设置于所述内中空框体的外壁与所述外中空框
体的内壁之间的液压缸(2);所述内中空框架由首尾相接的顶板(3)、前侧板(4)、?#35013;?5)、
后侧板(6)通过左侧板(7)和右侧板(8)围合而成,所述前侧板(4)和所述后侧板(6)均包括
由上向下并排设置且可旋转的多个条形板;所述外中空框架由首尾相接的顶盖(14)、前侧
盖(15)、底盖(16)、后侧盖(17)通过左侧盖(18)和右侧盖(19)围合而成;所述前侧盖(15)和
所述后侧盖(17)均包括由上向下并排设置且可旋转的多个条形盖。
2.根据权利要求1所述的真三轴模拟隧道实验装置,其特征在于:所述顶板(3)、前侧板
(4)、?#35013;?5)、后侧板(6)、左侧板(7)、右侧板(8)相邻的位置设有弹性材料(9)。
3.根据权利要求2所述的真三轴模拟隧道实验装置,其特征在于:所述弹性材料(9)为
泡沫条或者橡胶条。
4.根据权利要求1所述的真三轴模拟隧道实验装置,其特征在于:所述顶板(3)、前侧板
(4)、?#35013;?5)、后侧板(6)、左侧板(7)以及右侧板(8)均包括平板体(10),以及由所述平板体
(10)的侧边向外?#30001;?#30340;斜边体(11);所述斜边体(11)与所述平板体(10)的之间形成的夹角
为钝角。
5.根据权利要求1所述的真三轴模拟隧道实验装置,其特征在于:所述顶盖(14)、前侧
盖(15)、底盖(16)、后侧盖(17)、左侧盖(18)以及右侧盖(19)相互之间均通过多个连接件
(20)连接。
6.根据权利要求5所述的真三轴模拟隧道实验装置,其特征在于?#22909;?#19968;所述连接件(20)
包括一弧形弯管(21),连接于所述弧形弯管(21)两端的连接平板(22),每个连接平板(22)
上均设有多个第二连接孔,每个盖件上均设有第一连接孔(34),第一连接孔(34)与其位置
对应的第二连接孔通过紧固件(35)连接。
7.根据权利要求1所述的真三轴模拟隧道实验装置,其特征在于?#22909;?#20010;条形前盖均包括
一前盖体(23),以及由所述前盖体(23)的右侧壁向右?#30001;?#30340;右栓接部(24);每一所述右栓
接部(24)上开设一右套孔,所述右套孔与一前主轴(26)配合。
8.根据权利要求7所述的真三轴模拟隧道实验装置,其特征在于:所述右侧盖(19)包括
一右盖体(36),由所述右盖体(36)的前侧壁向前?#30001;?#30340;间隔设置的前栓接部(27),所述前
栓接部(27)上设有与所述前主轴(26)配合的前套孔,且所述前栓接部(27)与所述右栓接部
(24)交错设置。
9.根据权利要求1所述的真三轴模拟隧道实验装置,其特征在于?#22909;?#20010;条形后盖均包括
一后盖体,以及由所述后盖体的左侧壁向左?#30001;?#30340;左栓接部(29);所述左栓接部(29)上开
设一左套孔,所述左套孔与一后主轴(31)配合。
10.根据权利要求9所述的真三轴模拟隧道实验装置,其特征在于:所述左侧盖(18)包
括一左盖体(32),由所述左盖体(32)的后侧壁向后?#30001;?#30340;间隔设置的后栓接部(33),所述
后栓接部(33)上设有与所述后主轴(31)配合的后套孔,且所述后栓接部(33)与所述左栓接
部(29)相互交错设置。

说明书

一种真三轴模拟隧道实验装置

技术领域

本发明涉及模拟隧道实验领域,尤其是一种真三轴模拟隧道实验装置。

背景技术

为了研究隧道的应力应变情况,实验室中经常需要铺设相似模型,用以进行相似
模拟实验。相似模拟实验是一种有效分析推测现场实?#26159;?#20917;的实验方法,通过进行相似模
拟实验来探究本?#20351;?#24459;、推测现场情况,对研究隧道围岩控制规律意义重大。

为了更为真实的模拟隧道内情况,需要对其进行三相主动施压,传统的实验装置
或是不能满足三向主动施压,或是由于结构的原因不能满足大中型实验的需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明的目的是提供一种真三轴模拟隧道实验装置。

为实现上述技术目?#27169;?#26412;发明采用如下技术方案予以实现。

一种真三轴模拟隧道实验装置,包括承接板,设置于所述承接板上的内外套设的
内中空框架和外中空框架;设置于所述内中空框体的外壁与所述外中空框体的内壁之间的
液压缸;所述内中空框架由首尾相接的顶板、前侧板、?#35013;濉?#21518;侧板通过左侧板和右侧板围
合而成,所述前侧板和所述后侧板均包括由上向下并排设置且可旋转的多个条形板;所述
外中空框架由首尾相接的顶盖、前侧盖、底盖、后侧盖通过左侧盖和右侧盖围合而成;所述
前侧盖和所述后侧盖均包括由上向下并排设置且可旋转的多个条形盖。

优选?#27169;?#25152;述顶板、前侧板、?#35013;濉?#21518;侧板、左侧板、右侧板相邻的位置设有弹性材
料。

优选?#27169;?#25152;述弹性材料为泡沫条或者橡胶条。

优选的所述顶板、前侧板、?#35013;濉?#21518;侧板、左侧板以及右侧板均包括平板体,以及由
所述平板体的侧边向外?#30001;?#30340;斜边体;所述斜边体与所述平板体的之间形成的夹角为钝
角。

优选?#27169;?#25152;述顶盖、前侧盖、底盖、后侧盖、左侧?#19988;?#21450;右侧盖相互之间均通过多个
连接件连接。。

优选?#27169;?#27599;一所述连接件包括一弧形弯管,连接于所述弧形弯管两端的连接平板,
每个连接平板上均设有多个第二连接孔,每个盖件上均设有第一连接孔,第一连接孔与其
位置对应的第二连接孔通过紧固件连接。

优选?#27169;?#27599;个条形前盖均包括一前盖体,以及由所述前盖体的右侧壁向右?#30001;?#30340;
右栓接部;每一所述右栓接部上开设一右套孔,所述右套孔与一前主轴配合。

优选?#27169;?#25152;述右侧盖包括一右盖体,由所述右盖体的前侧壁向前?#30001;?#30340;间隔设置
的前栓接部,所述前栓接部上设有与所述前主轴配合的前套孔,且所述前栓接部与所述右
栓接部交错设置。

优选?#27169;?#27599;个条形后盖均包括一后盖体,以及由所述后盖体的左侧壁向左?#30001;?#30340;
左栓接部;所述左栓接部上开设一左套孔,所述左套孔与一后主轴配合。

优选?#27169;?#25152;述左侧盖包括一左盖体,由所述左盖体的后侧壁向后?#30001;?#30340;间隔设置
的后栓接部,所述后栓接部上设有与所述后主轴配合的后套孔,且所述后栓接部与所述左
栓接部相互交错设置。

本发明的有益效果:本发明通过位于内中空框架和外中空框架之间的液压缸给模
型提供三向的压力;由于前侧板和后侧板均由多个并排设置且可旋转的条形板组成,同时,
前侧盖和后侧盖均由多个并排设置且可旋转的条形盖组成,故在铺设模型时可分层进行铺
设,从而方便了实验人员作业。

附图说明

图1为本发明提供的试验装置的闭合时的立体结构示意图;

图2为本发明提供的试验装置的俯视图;

图3为本发明提供的试验装置的前视图;

图4为本发明提供的试验装置的打开时的立体结构示意图。

图中:承接板1;液压缸2;顶板3;前侧板4?#22351;装?;后侧板6;左侧板7;右侧板8;弹性
材料9;平板体10;斜边体11;前通孔12;后通孔13;顶盖14;前侧盖15;底盖16;后侧盖17;左
侧盖18;右侧盖19;连接件20;弧形弯管21;连接平板22;前盖体23;右栓接部24;前肋条25;
前主轴26;前栓接部27;后盖体28;左栓接部29;后肋条30;后主轴31;左盖体32;后栓接部
33;第一连接孔34;紧固件35;右盖体36。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明:

如图1和图2所示,本发明实施例提供的一种真三轴模拟隧道实验装置,包括承接
板1,设置于所述承接板1上的内外套设的内中空框架和外中空框架;设置于所述内中空框
体的外壁与所述外中空框体的内壁之间的液压缸2。

所述内中空框架由首尾相接的顶板3、前侧板4、?#35013;?、后侧板6通过左侧板7和右
侧板8围合而成。上述各个相邻的板件(此处板件指的是顶板3、前侧板4、?#35013;?、后侧板6、左
侧板7以及右侧板8)相邻的位置设有弹性材料9,该弹性材料9为板件的移动提供活动间隙,
保证板件在受压后?#19978;?#23545;移动,而且确保在内中空框体内铺设材料后不会从板件相接的缝
隙处漏出。所述弹性材料9为泡沫条或者橡胶条。

如图4所示,各个板件均包括平板体10,以及由平板体10的侧边向外?#30001;?#30340;斜边体
11。如图2所示,相邻平板体10的相邻的斜边体11之间设置所述弹性材料9。所述斜边体11与
所述平板体10的之间形成的夹角为钝角,该钝角优选135度。

如图4所示,所述前侧板4和所述后侧板6均包括由上向下并排设置的三个(当然,
也可以根据需要设计为其他数量)条形板。具体?#27169;?#25152;述前侧板4包括由上向下并排设置的
三个条形前侧板。位于中间的条形前侧板的中间位置开设一连通内外的前通孔12,通过该
前通孔12放置形成隧道的长方体?#31350;椋?#21516;?#22791;?#21069;通孔12还具有观察功能,方便观察模型的
变形等。所述后侧板6包括由上向下并排设置的三个条形后侧板。位于中间的条形后侧板6
的中间位置开设一连通内外的后通孔13,所述后通孔13与所述前通孔12配合,用来架设所
述长木条,同时观察模型的变形等。所述前侧板4和所述后侧板6之所以设置成多个分割的
条形板,主要是为了在所述中空框体填充相似材料,可分层进行铺设,从而方便了实验人员
作业。

所述外中空框架由首尾相接的顶盖14、前侧盖15、底盖16、后侧盖17通过左侧盖18
和右侧盖19围合而成。上述各个相邻的盖件(此处盖件指的是顶盖14、前侧盖15、底盖16、后
侧盖17、左侧盖18以及右侧盖19)之间通过多个连接件20连接。每一所述连接件20包括一弧
形弯管21,连接于所述弧形弯管21两端的连接平板22,每个连接平板22上均设有多个第二
连接孔,每个盖件上均设有第一连接孔34,第一连接孔34与其位置对应的第二连接孔通过
紧固件35连接,从而将相邻的盖件之间连接起来。所述紧固件35可以是螺栓、螺钉等。

所述前侧盖(15)和所述后侧盖(17)均包括由上向下并排设置且可旋转的多个条
形盖。具体地,所述前侧盖15包括由上向下并排设置的三个(当然,也可以根据需要设计为
其他数量)条形前盖。每个条形前盖均包括一前盖体23,以及由所述前盖体23的右侧壁向右
?#30001;?#30340;右栓接部24。所述前盖体23内部沿着所述前盖体23的长度方向均匀设有多个前肋条
25,增加前盖体23的强度。每一所述右栓接部24上开设一右套孔,所述右套孔与一前主轴26
配合。位于最上方的条形前盖的前盖体23的上侧壁上设有多个与第二连接孔配合的第一连
接孔34。位于最下方的条形前盖的前盖体23的下侧壁上也设有多个与第二连接孔配合的第
一连接孔34。所述右侧盖19包括一右盖体36,由所述右盖体36的前侧壁向前?#30001;?#30340;间隔设
置的前栓接部27,所述前栓接部27上设有与所述前主轴26配合的前套孔,且所述前栓接部
27与所述右栓接部24交错设置。

所述后侧盖17包括由上向下并排设置的三个条形后盖。三个条形后盖均包括一后
盖体28,以及由所述后盖体28的左侧壁向左?#30001;?#30340;左栓接部29。所述后盖体28内部沿着所
述后盖体28的长度方向均匀设有多个后肋条30,增加后盖体28的强度。所述左栓接部29上
开设一左套孔,所述左套孔与一后主轴31配合。位于最上方的条形后盖的后盖体28的上侧
壁上设有多个第一连接孔34。位于最下方的条形后盖的后盖体28的下侧壁上也设有多个第
一连接孔34。所述左侧盖18包括一左盖体32,由所述左盖体32的后侧壁向后?#30001;?#30340;间隔设
置的后栓接部33,所述后栓接部33上设有与所述后主轴31配合的后套孔,且所述后栓接部
33与所述左栓接部29相互交错设置。

所述液压缸2为多个,在所述顶盖14与所述顶板3之间、所述底盖16与所述?#35013;?之
间、所述前侧盖15与所述前侧板4之间、所述后侧盖17与所述后侧板6之间、所述左侧盖18与
所述左侧板7之间、所述右侧盖19右所述右侧板8之间均设有液压缸2,为模型提供三向压
力,此处所谓三向,即上下、左右前后三个方向。其中,所述顶盖14与所述顶板3之间,所述底
盖16与所述?#35013;?之间的液压缸提供上下方向的压力;所述前侧盖15与所述前侧板4之间、
所述后侧盖17与所述后侧板6之间的液压缸提供前后方向的压力,所述左侧盖18与所述左
侧板7之间、所述右侧盖19右所述右侧板8之间的液压缸提供左右方向的压力。

使用时,如图2所示,首先将装置至于打开状态,然后闭合最下面的条形前盖、条形
后盖,前侧板4以及后侧板6,将外中空框架和内中空框架的下端围合起来;然后铺设下部相
似材料;下部相似材料铺设完成后,然后闭合最中间的条形前盖、条形后盖、前侧板4以及后
侧板6,接着铺设中间相似材料,在铺设中间层材料时,先将长方体?#31350;?#22622;入前后盖的通孔
中,铺设相似材料将长方体?#31350;?#25513;埋,之后继续铺设上层,在铺设好模型后,将顶盖14通过
连接件20固定至左侧盖18、右侧盖19、前侧盖15和后侧盖17上,待相似材料晾干后,抽出中
间?#31350;椋?#24418;成隧道模型;控制液压缸2对模型施加三相压力。

显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精
神和范围。这样,?#28909;?#26412;发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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