[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

说明书

本发明公开了一种适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统及方法，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；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；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；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。

技术领域

本发明涉及地质力学模型试验领域，尤其涉及一种适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统与方法。

背景技术

随着我国经济发展和综合国力的增强，隧道与地下工程技术己经在我国取得了迅猛的发展。目前，中国已经成为世界上隧道及地下工程规模最大、数量最多、地质条件和结构形式最复杂、修建技术发展速度最快的国家。隧道及地下工程所处的地质环境较为复杂，单纯从理论分析和数值模拟角度并不能有效研究和探索隧道及地下工程的施工力学信息。物理模型试验是根据相似原理采用缩尺模型研究工程施工的物理模拟方法，能再现真实的物理实体，最大限度的还原真实的地质孕灾环境，准确模拟隧道与地下工程开挖过程。

在地质力学模型试验中，模型体的制作尤为重要。传统的模型试验台架内采用人工填料夯实填筑法进行加工，使用人工锤对模型体浇筑且层层夯实。

发明人发现传统方法存在着一些弊端，比如说相似材料在搅拌过程中搅拌不均匀，导致相似材料的物理力学性能不能达到试验要求；模型体在使用人工锤层层夯实的过程中，费时费力，并且影响模型体整体的密实度，模型试验结果易产生误差。如何在地质力学模型试验中实现全自动填料夯实模型体，是目前亟待解决的一个技术难题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统与方法，该系统是根据地质力学模型加工自动化研发的一个多功能全自动填料夯实系统。本发明解决了地质力学模型体传统填料夯实费时费力，自动化程度低的困难。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统，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。

作为进一步的技术方案，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。

更进一步的，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。

更进一步的，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。

更近一步的，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。

作为进一步的技术方案，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。