[发明专利]适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统与方法

权利要求书

1.适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统，其特征在于，由自动控制系统、相似材料配置系统、自动夯实系统三部分构成；

所述的相似材料配置系统包括依次相连的相似材料配置装置、搅拌装置和输送装置；

所述的自动夯实系统包括模型框架、夯实装置、驱动装置；在所述的模型框架的顶部设有驱动装置；驱动装置驱动所述的夯实装置在模型框架的横向和纵向方向上移动；

所述自动控制系统包括材料配置控制模块和夯实控制模块两部分；所述的材料配置控制模块控制的相似材料配置，所述的夯实控制模块控制夯实装置。

2.如权利要求1所述的适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统，其特征在于，所述的相似材料配置装置包括固体相似材料区、液体相似材料区和混合材料区；所述的固体相似材料区位于混合材料区的一侧，液体相似材料区位于混合材料区的另一侧，且固体相似材料区、液体相似材料区可与混合材料区相连通。

3.如权利要求2所述的适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统，其特征在于，所述的固体相似材料区包括上下多层，每一层材料区底部均设有一个称重装置，在每层固体相似材料区与混合材料区相连通的位置设有一个自动控制阀门。

4.如权利要求2所述的适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统，其特征在于，所述的液体相似材料区包括上下多层，每一层材料区底部均设有一个称重装置，在每层液体相似材料区与混合材料区相连通的位置设有一个自动控制阀门。

5.如权利要求2所述的适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统，其特征在于，在所述的混合材料区为一个竖直设置的混合通道，在该混合通道的底部设有一个推动装置，推动装置将混合后的材料推到所述的搅拌装置。

6.如权利要求1所述的适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统，其特征在于，所述的搅拌装置包括一个搅拌筒，在所述搅拌筒筒壁上有两条环形轨道，环形轨道与设置在搅拌筒下方的齿轮啮合，齿轮通过电机驱动其旋转，进而带动搅拌桶旋转。

7.如权利要求1所述的适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统，其特征在于，所述的夯实装置包括夯实板、电机、钢丝绳、连接杆，所述的电机通过钢丝绳与所述的连接杆相连，驱动连接杆上下运动，所述的连接杆下部与所述的夯实板相连，实现夯实板竖向往复移动。

8.如权利要求6所述的适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统，其特征在于，所述的连接杆下部通过弹簧与所述的夯实板相连，设置弹簧结构，对夯实板工作起缓冲作用，可满足不同高度模型架内部的夯实任务。

9.如权利要求1所述的适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统，其特征在于，在所述的驱动装置包括纵向驱动装置和横向驱动装置；所述的纵向驱动装置包括两套，每套包括电机、丝杠、轨道、滑块；所述的轨道安装在模型框架的顶部，电机通过丝杠驱动位于轨道上的滑块移动；所述的驱动装置与纵向滑块相连；所述的横向驱动装置包括两个自动伸缩杆，其中一个自动伸缩杆安装在其中一个轨道上，另一个自动伸缩杆安装在另一个轨道上，两个自动伸缩杆的端部均与夯实装置相连，通过控制两个伸缩杆的伸缩，实现夯实装置的横向移动。

10.如权利要求1-9任一所述的适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统的使用方法，其特征在于，

步骤1：通过材料配置控制模块选择相似材料，不同的相似材料从所在区域中输送至混合区；

步骤2：根据模型架与搅拌装置上下相对位置进行可伸缩调节搅拌装置的相对高度后，通过伸缩杆可将材料混合区域的材料输送至搅拌装置中；

步骤3：相似材料在搅拌筒中均匀搅拌后通过输送装置入模；

步骤4：操作夯实控制装置，通过控制夯实装置在模型框架上前后左右移动，到达制定位置后，夯实控制装置控制夯实板会向下释放对材料进行夯实，反复夯实直至满足试验要求的密实度；

步骤5：重复步骤1至步骤4，进行下一阶段模型体填料夯实。