[发明专利]用于土工离心试验的航道、基坑开挖卸载模拟试验装置

说明书

本发明公开了一种用于土工离心试验的航道、基坑开挖卸载模拟试验装置，涉及土工离心试验设备技术领域，包括试验框架，试验框架的顶端安装有三维移动装置，三维移动装置连接有抓斗机构；还包括控制装置，用于控制三维移动装置带动抓斗机构完成移动定位；三维移动装置包括安装于试验框架顶端两侧的两根相互平行的纵向滑轨，两根纵向滑轨之间连接有纵向滑块，纵向滑块的顶端设有横向滑轨，横向滑轨上设有横向滑块，横向滑块上设有竖向滑轨，竖向滑轨上设有竖向滑块，抓斗机构固定在竖向滑块上。本发明能够在离心机高速旋转的同时实现土体移出卸载，试验周期短，费用低，能够准确再现原型，获得与原型较相似的试验结果。

技术领域

本发明涉及土工离心试验设备技术领域，具体涉及一种用于土工离心试验的航道、基坑开挖卸载模拟试验装置。

背景技术

土工离心模拟试验是利用离心机提供的离心力模拟重力，按相似准则设计的相似模型试验。土工离心模型技术由于能模拟原型应力，在隧道与岩土工程的许多领域都得到广泛关注和应用。目前，在隧道开挖、近接施工等离心模型试验中，多是通过液压伺服等将预埋在土体中的钢管抽出来模拟隧道的开挖，且均为地表以下地层的开挖，针对航道、基坑开挖等涉及地表土体移除的离心模型试验较少，试验中需在离心机高速旋转的同时完成地层的开挖，相应试验装置很少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在试验中在离心机高速旋转的同时完成地层开挖卸载的用于土工离心试验的航道、基坑开挖卸载模拟试验装置，以解决上述背景技术中在离心机高速旋转的同时不能完成土体移出卸载的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种用于土工离心试验的航道、基坑开挖卸载模拟试验装置，包括试验框架，所述试验框架的顶端安装有三维移动装置，所述三维移动装置连接有抓斗机构；

还包括控制装置，用于控制所述三维移动装置带动所述抓斗机构实现移动定位。

进一步的，所述三维移动装置包括安装于所述试验框架顶端两侧的两根相互平行的纵向滑轨，所述两根纵向滑轨之间连接有纵向滑块，所述纵向滑块的顶端设有横向滑轨，所述横向滑轨上设有横向滑块，所述横向滑块上设有竖向滑轨，所述竖向滑轨上设有竖向滑块，所述抓斗机构固定在所述竖向滑块上。

进一步的，所述纵向滑轨的一侧横向固定有第一滚珠丝杠驱动器，所述纵向滑块与所述第一滚珠丝杠驱动器的丝杠连接；所述纵向滑块的一侧纵向固定有第二滚珠丝杠驱动器，所述横向滑块与所述第二滚珠丝杠驱动器的丝杠连接；所述横向滑块的中部设有通孔，所述通孔内竖向设有第三滚珠丝杠驱动器，所述竖向滑块与所述第三滚珠丝杠驱动器的丝杠连接。

进一步的，所述抓斗机构包括安装支架，所述安装支架上竖直安装有伺服电机，所述伺服电机连接有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上设有丝杠滑块；所述安装支架的下端固定有连接板，所述连接板的下端通过连接柱枢接有两个对应的分抓斗，所述丝杠滑块的两侧分别枢接有T型杆，所述T型杆的横杆两端与所述分抓斗的侧壁枢接。

进一步的，所述控制装置包括后台总控、运动控制器、伺服驱动器，所述运动控制器的输入端与所述后台总控通信连接，所述运动控制器的输出端与所述伺服驱动器的输入端通信连接，所述伺服驱动器与所述第一滚珠丝杠驱动器、第二滚珠丝杠驱动器、第三滚珠丝杠驱动器、伺服电机分别通信连接。

进一步的，所述后台总控包括数据处理终端、显示装置、控制信息输入装置；所述数据处理终端分别与所述显示装置、控制信息输入装置通信连接，所述数据处理终端与所述运动控制器通信连接。

进一步的，所述安装支架包括竖板和底板，所述竖板固定在所述竖向滑块上，所述伺服电机固定在底板上，所述滚珠丝杠穿过所述底板连接所述丝杠滑块。

本发明有益效果：能够在离心机高速旋转的同时实现土体移出卸载，试验周期短，费用低，能够准确再现原型，获得与原型较相似的试验结果。