[发明专利]一种模拟三维基岩的试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种模拟三维基岩的试验装置，其特征在于：包括外框架(1)、吊装机构(2)和制模机构(3)，所述吊装机构(2)安装在所述外框架(1)的顶部，所述制模机构(3)滑动安装在所述外框架(1)的下方，所述吊装机构(2)与所述制模机构(3)上的预埋件可拆卸连接；

所述制模机构(3)包括车架(5)、固定平台(6)和模拟组件(7)，所述模拟组件(7)包括多个控制杆螺母(701)和控制杆螺栓(702)，多个所述控制杆螺母(701)呈陈列式固定贯穿安装在所述固定平台(6)上，所述控制杆螺栓(702)与所述控制杆螺母(701)螺纹套接，所述控制杆螺栓(702)的顶端螺纹连接有控制杆顶帽(703)，所述控制杆螺栓(702)的底端安装有控制杆旋转手柄(704)。

2.根据权利要求1所述的模拟三维基岩的试验装置，其特征在于：所述外框架(1)包括四个支柱(101)、一组平行设置的第一水平杆(102)和一组平行设置的第二水平杆(103)，所述第一水平杆(102)和第二水平杆(103)首尾相接连接成顶部框架(4)，四个所述支柱(101)的顶端分别固定安装在所述顶部框架(4)的四个角的底面。

3.根据权利要求1所述的模拟三维基岩的试验装置，其特征在于：所述固定平台(6)的一侧端通过合页(8)安装在所述车架(5)的一端，所述模拟组件(7)安装在所述固定平台(6)上，所述固定平台(6)的底端设有多个万向车轮(9)，所述车架(5)的长度小于所述外框架(1)的长度，所述车架(5)的宽度小于所述外框架(1)的宽度。

4.根据权利要求1所述的模拟三维基岩的试验装置，其特征在于：所述车架(5)的宽度方向上的一侧壁上固定安装有拉手(10)，所述固定平台(6)的四周设有透明挡板，所述模拟组件(7)上浇筑有第一混凝土层，所述第一混凝土层埋设有与所述吊装机构(2)配合的预埋件。

5.根据权利要求2所述的模拟三维基岩的试验装置，其特征在于：所述吊装机构(2)包括固定架(11)、电机(12)、传动轴(13)、收绳器(14)、钢绳(15)和水平吊杆(16)，所述固定架(11)安装在所述顶部框架(4)上，所述电机(12)安装在所述固定架(11)的横梁的底壁上，所述传动轴(13)的一端通过固定支座(17)安装在所述第二水平杆(103)上，所述传动轴(13)的另一端与所述电机(12)的输出轴连接，所述收绳器(14)的数量为2个，2个所述收绳器(14)对称安装在所述传动轴(13)上，所述钢绳(15)的数量为4根，每根所述钢绳(15)的一端绕设于所述收绳器(14)，另一端通过连接环(18)与所述水平吊杆(16)套接，所述水平吊杆(16)的数量为2个，2个所述水平吊杆(16)均滑动连接在所述一组相邻的支柱(101)之间。

6.根据权利要求5所述的模拟三维基岩的试验装置，其特征在于：四个所述支柱(101)均包括第一侧板(19)和第二侧板(20)，所述第一侧板(19)和第二侧板(20)固定连接，四个所述第一侧板(19)上开设有条形孔(21)，所述水平吊杆(16)的两端分别穿设于一组相邻的所述第一侧板(19)上的条形孔(21)，所述水平吊杆(16)的两端均螺纹连接有限位螺母(22)，所述条形孔(21)处设有高度标尺(23)。

7.根据权利要求5所述的模拟三维基岩的试验装置，其特征在于：所述水平吊杆(16)的上方设有变向杆(26)，所述变向杆(26)的两端均分别固定安装在一组相邻的第二侧板(20)的内壁上，所述变向杆(26)上对称安装有供所述钢绳(15)的另一端通过的滑轮(27)。

8.根据权利要求6所述的模拟三维基岩的试验装置，其特征在于：所述第二侧板(20)上设有水平限位组件，所述水平限位组件包括多个均匀分布的限位孔(24)和与所述限位孔(24)配合的限位插销(25)。

9.一种模拟三维基岩的试验装置的试验方法，其特征在于：采用权利要求5-8任一项所述的装置进行试验，包括以下步骤：

S1、设定比例尺寸：根据实际需要模拟的基岩的尺寸及所述制模机构(3)的尺寸，建立基岩与制模机构(3)之间对应的比例尺关系；

S2、确定对应点高程：根据比例尺关系，找到实际基岩对应的每一个模拟组件(7)的控制杆处的相对高度，提取并记录数据，调整高程杆的高度及在固定平台(6)的四周壁安装透明挡板；

S3、安装注浆出浆管：在固定平台(6)的四角处安装注浆出浆管；

S4、涂刷隔离剂：在透明挡板、固定平台(6)、注浆出浆管以及模拟组件(7)的控制杆螺母(701)上分别均匀涂刷隔离剂；

S5、铺设橡胶膜：将涂抹有隔离剂的橡胶膜铺设于所述模拟组件(7)的控制杆上；

S6、安装预埋件：在橡胶膜上浇筑第一混凝土层，在第一混凝土层中埋设与所述水平吊杆(16)配合的预埋件，将制模机构(3)推入所述外框架(1)的下方；

S7、复原高程杆：待第一混凝土层定型后，将模拟组件(7)的控制杆螺母(701)向下旋转至控制杆顶帽(703)与控制杆螺母(701)相接触；

S7、浇筑第二混凝土层；向任一个注浆出浆管中压入混凝土，按照其余三个注浆出浆管的出浆先后顺序进行封堵管口；

S8、吊装取模：待第一混凝土层和第二混凝土层均凝固定型后，利用吊装机构(2)将第一混凝土层移走，定型后的第二混凝土层即为三维基岩模型。