[发明专利]一种水平滑移型土拱效应试验装置及其使用方法

权利要求书

1.一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：包括试验箱（4）和升降装置（6）；

所述试验箱（4）的底部设置结构单元板（5-4）与非结构单元板（5-3）；结构单元板（5-4）能够上下活动，用于模拟涵洞，非结构单元板（5-3）固定设置，用于模拟填土基础；

所述升降装置（6）包括升降动力装置（6-1）、顶管平台板（6-2）、顶管（6-3）、顶管移动支架（6-5）；所述顶管平台板（6-2）由升降动力装置（6-1）升起或降落，顶管平台板（6-2）上方为顶管移动支架（6-5），顶管（6-3）设置在顶管移动支架（6-5）上；

所述顶管平台板（6-2）上方设置滑动槽（6-7），顶管移动支架（6-5）自下而上分别为：滑动构件、滑动移动板（6-5-1）、顶管安装件；顶管（6-3）安装在顶管移动支架的顶管安装件上；滑动构件能够在顶管平台板（6-2）上方的滑动槽（6-7）中运动；

升降装置（6）中的顶管能够带动结构单元板（5-4）上下运动。

2.根据权利要求1所述的一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：在顶管平台板（6-2）上设置水平推拉装置（6-4），水平推拉装置（6-4）用于顶管移动支架（6-5）在滑动槽（6-7）中运动，所述水平推拉装置（6-4）包括：水平推拉动力装置（6-4-1）、推拉轴、推拉端板（6-4-2）、以及螺栓（6-4-3），水平推拉动力装置（6-4-1）外端固接有推拉轴，推拉轴外端固接有推拉端板（6-4-2），推拉端板（6-4-2）贯穿有螺纹孔；

滑动移动板（6-5-1）的侧面设置螺纹孔，螺栓（6-4-3）依次穿过推拉端板（6-4-2）的螺纹孔、滑动移动板（6-5-1）的侧面的螺纹孔，在推拉端板一侧设置有螺帽，以便将推拉端板（6-4-2）和滑动移动板（6-5-1）固定在一起。

3.根据权利要求2所述的一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：所述水平推拉装置（6-4）设置在顶管移动支架（6-5）的两侧。

4.根据权利要求3所述的一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：还包括机架；

所述机架包括上横梁（1-1）、下横梁（1-4）、平台横梁（1-2）、立柱（2）、纵梁（1-3），平台横梁（1-2）和纵梁（1-3）上设置承重平台（3），所述试验箱（4）固定在承重平台（3）上；上横梁（1-1），下横梁（1-4）的位置处分别设置纵梁（1-3）以形成机架框架；

在机架上设置有红外线发射器和红外线传感器，红外线发射器和红外线传感器的方向与滑动槽的方向垂直，红外线发射器和红外线传感器处于同一高度，其高度处于滑动移动板（6-5-1）与顶管（6-3）所在的水平面内；当红外线传感器收到红外器发射器的信号时，水平推拉装置（6-4）推动顶管移动支架（6-5）移动；当顶管（6-3）挡住红外器发射器信号时，水平推拉装置（6-4）停止运动。

5.根据权利要求2-4任一项所述的一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：所述滑动槽（6-7）的数量为两条以上；顶管移动支架（6-5）插入滑动槽（6-7）时需要采用侧向插入的方式来放置；所述滑动构件、滑动移动板（6-5-1）、顶管安装件一体成型；所述顶管（6-3）与顶管安装件采用螺纹连接。

6.根据权利要求4所述的一种水平滑移型土拱效应试验装置，其特征在于：

试验箱（4）包括箱体主架（4-1）和四周的有机玻璃（4-2），主架（4-1）包括上层横梁和下层横梁以及四根立柱，在下层横梁、四根立柱上设置玻璃插槽，有机玻璃（4-2）通过插槽安装在箱体主架（4-1）上，上层横梁下表面设置有插槽，进一步固定有机玻璃（4-2）；有机玻璃背板上绘制有刻度网格。

7.如权利要求4所述的一种水平滑移型土拱效应试验装置的使用方法，试验步骤包括如下步骤：

（1）安装顶管：将顶管移动支架（6-5）从顶管平台板（6-2）的侧面插入到滑动槽（6-7）中，然后在顶管平台板（6-2）上固定安装水平推拉动力装置（6-4-1），然后启动水平推拉动力装置（6-4-1），使得水平推拉动力装置（6-4-1）固定的推拉端板（6-4-2）接触到顶管移动支架（6-5）中的滑动移动板（6-5-1）、推拉端板（6-4-2）上的螺纹孔与滑动移动板（6-5-1）的螺纹孔对齐，将螺栓插入到螺纹孔中，安装螺母将推拉端板（6-4-2）与滑动移动板（6-5-1）固定在一起；在滑动移动板（6-5-1）上方设置有顶管安装件，将顶管（6-3）安装到顶管安装件上；

（2）调节顶管的位置：在机架上的两边设置有红外线发射器和红外线传感器，红外线发射器和红外线传感器的方向与滑动槽的方向垂直，红外线发射器和红外线传感器处于同一高度，其高度处于滑动移动板（6-5-1）与顶管（6-3）所在的水平面内；

当红外线传感器收到红外器发射器的信号时，水平推拉装置（6-4）推动顶管移动支架（6-5）移动；当顶管（6-3）挡住红外器发射器信号时，水平推拉装置（6-4）停止运动；

启动红外线发射器和红外线传感器，水平推拉装置（6-4）在PLC的控制下，推动顶管移动支架（6-5）到预设位置，使得顶管（6-3）正好在结构单元板（5-4）的下方；

（3）将非结构单元板（5-3）安装在试验箱上，将结构单元板（5-4）底部设置的插孔插入到顶管（6-3）上；通过PLC控制升降装置（6），升起顶管（6-3）使得结构单元板（5-4）的上表面高度到达预设高度；

（4）制备土样，试验箱内填筑土体：制备三种颜色：黄、绿、红的土体，采用水洗色浆将土样染色，将其放置在烘箱25h后取出，揉碎冷却至常温；然后按照黄、绿、红循环分层在箱体内设置土体，直至土体填筑到达预设高度；

（5）试验过程：控制升降动力装置（6-1），使得顶管平台板（6-2）和顶管（6-3）逐步下降，最终带动结构单元板（5-4）逐步下降。