[发明专利]一种土工模型试验长期循环水位升降控制装置

说明书

本发明属于水位控制领域，具体涉及一种土工模型试验长期循环水位升降控制装置，包括实验平台、模型箱和水箱、纵向设置的滑轨、平衡机构、滑轮组和连接绳，所述水箱上设有与滑轨匹配的滑块，所述水箱与模型箱通过连接管连通；所述滑轮组的动滑轮设置在滑架的顶部，滑轮组的定滑轮固定在地面，所述连接绳的一端连接在水箱上，另一端穿过滑轮组并连接在平衡机构上。与传统的利用气压等水位控制装置相比，本方案利用纯机械的结构，结构简单，测量结果精确，且可循环的使用，多次反复长期的升降水位，稳定性更好。

技术领域

本发明属于水位控制领域，具体涉及一种土工模型试验长期循环水位升降控制装置。

背景技术

与其他陆地或海底自然斜坡不同，河岸、堤岸和水库等库岸受长期水位升降的影响，在循环“补-排”渗流作用下，容易诱发斜坡失稳形成崩塌或滑坡。土工模型试验不仅能定量研究水位升降对坡体内部相互作用的影响，并可直观模拟岸坡失稳启动前后从连续到非连续的全寿命过程，因而在水位波动对岸坡的影响研究中运用广泛。

土工模型试验中对水位升降过程的精准还原是确保试验结果准确可靠的重要前提条件之一。然而，现有的水位升降装置主要针对短期水位升降，如水位骤降或骤升，对水位长期升降进行模拟时，由于装置结构复杂难以保证对长期水位升降过程的精确控制，并且现有设备大多需要通过气压控制等方式将水压入或排出模型箱中，对控制装置的要求较高进而导致装置的成本较高而长期稳定性难以保证。

发明内容

本方案的目的在于提供一种结构简单，能够保证对长期水位升降过程的精确控制的土工模型试验长期循环水位升降控制装置。

为了达到上述目的，本方案提供一种土工模型试验长期循环水位升降控制装置，包括实验平台、模型箱和水箱，还包括纵向设置的滑轨、平衡机构、滑轮组和连接绳，所述水箱上设有与滑轨匹配的滑块，所述水箱与模型箱通过连接管连通；所述滑轮组的动滑轮设置在滑架的顶部，滑轮组的定滑轮固定在地面，所述连接绳的一端连接在水箱上，另一端穿过滑轮组并连接在平衡机构上。

本方案的原理和有益效果在于：通过控制平衡机构进而带动连接绳移动，最终利用滑轮组来带动水箱在滑轨上上下移动，当水箱上移时，水箱中的水则可进入到模型箱中，使得模型箱中的水位上升；当水箱下移时，模型箱中的水则可进入到水箱中，使得模型箱中的水位下降。而水位的升降则可方便的测量水位对坡体的影响。与传统的利用气压等水位控制装置相比，本方案利用纯机械的结构，结构简单，测量结果精确，且可循环的使用，多次反复长期的升降水位，稳定性更好。

进一步，所述平衡机构包括固定座和摆动杆，所述摆动杆的中部铰接在固定座上，所述连接绳的一端连接在水箱上，另一端穿过滑轮组并连接在摆动杆的一端，所述摆动杆的另一端设有配重块。通过增加或减少配重块，则可方便的调整水箱的位置，无需其他的动力结构，操作更加简单。

进一步，还包括电机和行星齿轮组，所述电机与行星齿轮组的主动轮连接，所述行星齿轮组的行星轮上设有连接轴，该连接轴通过连接绳与摆动杆铰接，且连接轴与摆动杆的铰接点位于配重块与固定座和摆动杆的铰接点之间。控制电机转动带动主动轮转动，进而驱动行星齿轮移动，从而拉动连接在行星齿轮上的连接轮，最终使得摆动杆摆动驱使水箱上下移动。

通过此种方式来控制水箱移动，一方面是电机的转动可控性强，且此时配重块作为平衡的作用，水箱的移动非常平稳。

进一步，所述连接管为软管。软管的适应性更强，更适合来回移动的水箱。

进一步，所述连接管上设有阀门。可以通过阀门来设置模型箱进出水的量，可控性更高。

进一步，所述模型箱和水箱通过软管连接形成连通器，通过控制水箱上下往复移动，在水箱和模型箱内产生预期的水头差，实现对模型箱内水位的控制。

进一步，所述连接管的数量为多个。多个连接管可使得水箱和模型箱中的流动更为均匀，波动更小稳定性更高。