一种变频振冲模拟设备及模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种变频振冲模拟设备及其模拟方法，模拟设备包括有外壳、振动棒、上连接部件、下部连接件、水管和综合控制系统。模拟方法包括有如下步骤：S1，埋设传感器设备；S2，悬挂模拟设备；S3，水管预通水；S4，调节初始出水压力；S5，调节初始频率；S6，调节不同悬空高度的模拟设备，作用于土体；S7，完成一个批次工作模拟；S8，重复步骤S6～S7，进行下一轮模拟；S9，关闭设备开关。本发明专利技术能高质量还原振冲器加固过程，方便模拟振冲器对土体的加固实验。方便模拟振冲器对土体的加固实验。方便模拟振冲器对土体的加固实验。

【技术实现步骤摘要】
一种变频振冲模拟设备及模拟方法


[0001]本专利技术涉及振冲器振冲模拟领域，具体涉及一种变频振冲模拟设备及其模拟方法。

技术介绍

[0002]目前地基处理技术全面发展并应用，作为加固砂体以及部分特殊土体的地基处理方式，振冲法被广泛运用于工程。振冲法又称振动水冲法。在振冲器振动过程中，土体受到振冲器作用的水平激振力，土体因此变得更为密实。同时，地基土体在振冲器高频反复激振作用下发生液化，从而发生土体位置的重新排布，导致重新排列后的土体孔隙减少，形成具有更高密实度与更强承载力的地基，同时提升土体的抗液化能力。因此，振冲法在工业与民用建筑工程、交通工程和市政工程等地基处理工程中得到广泛应用。
[0003]然而，在研究和改进振冲法的内在作用机理和施工方法时，由于振冲器自身尺寸过大等内在原因和流程复杂、施工成本高和场地要求高等外在原因，同时无法通过埋置各项传感器准确、高效、反复地研究其实际作用时的内在规律，导致无法根据各项参数的实际响应来优化振冲器本身及振冲器作用模式。同时，传统振冲器采用统一的振冲频率，无法研究频率对振冲加固效果的影响。总体而言，当前振冲器的试验现状不利于振冲器的长期发展。
[0004]将大型设备振冲器经过缩尺改良，保留水平激振力和振冲头出水的基础上，形成可进行变频工作的变频振冲模拟设备。在土体中埋设各类型传感器，通过改变振冲器本身的频率参数或改变振冲试验工况，通过所得数据研究振冲加固效果与加固机理。所以，有必要提出一种可应用于室内模型工作的变频振冲模拟设备。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种可应用于室内模型工作的变频振冲模拟设备。
[0006]为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种变频振冲模拟设备，包括有变频振冲模拟装置和与变频振冲模拟装置连接的综合控制系统；变频振冲模拟装置包括有外壳、安装在外壳内的振动棒、固定振动棒的上连接部件和下部连接件，以及设置在外壳内壁上的水管；上连接部件和下部连接件与外壳固定连接；下部连接件上设置有出水口，水管的出水端折弯后与出水口连接，水管的进水端连接综合控制系统，振动棒与综合控制系统连接。
[0008]进一步地，外壳包括有薄壁空心圆筒、设置在薄壁空心圆筒外部的刻度线和两处抗扭片。抗扭片防止变频振冲模拟设备发生损失仪器内部的大扭动变形。刻度线用于观察进入土体深度。
[0009]进一步地，上部连接部件包括有圆环和固定在圆环下端的上部空心圆柱；圆环上设置有安装水管的水管预留口。
[0010]进一步地，下部连接部件包括有下部空心圆柱和固定在下部空心圆柱下端的空心圆锥，下部空心圆柱设置有安装水管的水管通道。
[0011]进一步地，水管包括有内部水管和外部水管，以及连接内部水管和外部水管的水管连接装置；外部水管与综合控制系统连接。外部水管在出现破损情况后，借助水管连接装置可对其进行拆卸并重新安装新水管。
[0012]进一步地，外壳的上部设置有若干个安装上部连接部件的上螺孔，外壳的下部设置有若干个安装下部连接部件的外壳下螺孔；上部空心圆柱上设置有若干安装上部连接部件上部件螺孔，上部连接部件通过螺栓安装固定在外壳上；下部空心圆柱设置有若干个安装下部连接部件的下部件螺孔；下部连接部件通过螺栓安装固定在外壳上。
[0013]进一步地，还包括有设置在外壳外壁的侧壁压力传感器、设置在下部连接部件底部的底部压力传感器和孔隙水压力传感器、设置在内部水管端部的水压传感器；侧壁压力传感器、底部压力传感器、水压传感器通过无线方式将数据传输至控制系统。
[0014]进一步地，振动棒包括有由下往上依次连接的振动棒主体、减震段和振动软轴；振动棒主体通过上部件螺孔和下部件螺孔中的螺栓卡紧固定。
[0015]一种变频振冲模拟设备的模拟方法，包括有如下步骤：
[0016]S1：设定加固方案中初始水压、初始频率和工作水压；确定变频振冲模拟设备的数量、各个批次的变频振冲模拟设备的加固顺序、以及确定加固方案的土体预定加固效果；准备模拟所需的加固土体，在加固土体中埋设土体传感器设备，并将传感器设备连接至综合控制系统(6)；
[0017]S2：根据加固方案选取所需变频振冲模拟设备的数量，并将振动软轴(102) 悬挂至龙门架上，使变频振冲模拟设备处于垂直地面的状态；
[0018]S3：将水管(5)的进水端与综合控制系统(6)连接，开启变频振冲模拟设备，通过调节综合控制系统(6)对水管(5)进行预通水；
[0019]S4：利用水压传感器(504)检测的水压大小，将水管(5)的压力调节至初始出水压力；
[0020]S5，初始出水压力调节完成后，调节变频振冲模拟设备的工作振动频率至初始频率，振动软轴(102)以初始频率震动，并将震动传递到振动棒(1)上；
[0021]S6，通过龙门架上的自动升降装置调节所有变频振冲模拟设备的悬挂高度，使其按照加固方案的顺序有序下降并作用于加固土体中；
[0022]S7，完成一个批次的振冲模拟工作后将变频振冲模拟设备吊起至脱离土体表面；
[0023]S8，重复步骤S6～S7，开启下一轮的变频振冲模拟工作，直至完成加固方案的所有批次的振冲模拟工作；
[0024]S9，待所有批次的振冲模拟工作完成后，关闭变频振冲模拟设备的水源开关、电源开关和数据采集设备的采集开关。
[0025]进一步地，土体传感器设备包括土体孔隙水压力传感器、土压力盒传感器、加速度传感器和速度传感器。
[0026]本专利技术的有益效果为：本专利技术包括振动棒、上部连接部件、外壳、下部连接部件和水管。将水管和可变频混凝土振动棒依次穿过上部连接部件、外壳、下部连接部件后，通过螺栓将各部件固定组装，形成一种变频振冲模拟试验设备。该设备在实现可变化频率的水
平激振力的同时，确保振冲头前端有压力水源对土体进行射水处理，高质量还原振冲器加固过程，并可应用于科研试验研究。本专利技术所述装置适用于研究振冲器对土体加固机理并进行方案优化的试验研究，供设计和研究人员开展相关模型试验研究。
附图说明
[0027]图1为变频振冲模拟设备的整体结构示意图；
[0028]图2为变频振冲模拟设备的部分剖面示意图；
[0029]图3为上部连接部件结构示意图；
[0030]图4为外壳结构示意图；
[0031]图5为下部连接部件结构示意图；
[0032]图6为水管结构示意图；
[0033]图中主要部件符号说明如下：
[0034]1、振动棒；101、振动棒主体；102、振动软轴；103、减震段；6、综合控制系统；
[0035]2、上部连接部件；201、上部空心圆柱；2011、上部件螺孔；202、圆环； 2021、水管预留口；
[0036]3、外壳；301、薄壁空心圆筒；3011、外壳上螺孔；3012、外壳下螺孔； 302、抗扭片；303、刻度线；304、侧壁压力传感器；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变频振冲模拟设备，其特征在于，包括有变频振冲模拟装置和与变频振冲模拟装置连接的综合控制系统(6)；所述变频振冲模拟装置包括有外壳(3)、安装在外壳(3)内的振动棒(1)、固定振动棒(1)的上连接部件(2)和下部连接件(4)，以及设置在外壳(3)内壁上的水管(5)；所述上连接部件(2)和下部连接件(4)与外壳(3)固定连接；所述下部连接件(4)上设置有出水口(4021)，所述水管(5)的出水端弯折后与出水口(4021)连接，所述水管(5)的进水端连接综合控制系统(6)，所述振动棒(1)与综合控制系统(6)连接。2.根据权利要求书1所述的一种变频振冲模拟设备，其特征在于，所述外壳(3)包括有薄壁空心圆筒(301)、设置在薄壁空心圆筒(301)外部的刻度线(303)和两处抗扭片(302)。3.根据权利要求书2所述的一种变频振冲模拟设备，其特征在于，所述上部连接部件(2)包括有圆环(202)和固定在圆环(202)下端的上部空心圆柱(201)；所述圆环(202)上设置有安装水管(5)的水管预留口(2021)。4.根据权利要求书3所述的一种变频振冲模拟设备，其特征在于，所述下部连接部件(4)包括有下部空心圆柱(401)和固定在下部空心圆柱(401)下端的空心圆锥(402)，所述下部空心圆柱(401)设置有安装水管(5)的水管通道(4012)。5.根据权利要求书4所述的一种变频振冲模拟设备，其特征在于，所述水管(5)包括有内部水管(502)和外部水管(503)，以及连接内部水管(502)和外部水管(503)的水管连接装置(501)；所述外部水管(503)与综合控制系统(6)连接。6.根据权利要求书5所述的一种变频振冲模拟设备，其特征在于，所述外壳(3)的上部设置有若干个安装上部连接部件(2)的上螺孔(3011)，所述外壳(3)的下部设置有若干个安装下部连接部件(4)的外壳下螺孔(3012)；所述上部空心圆柱(201)上设置有若干安装上部连接部件(2)上部件螺孔(2011)，所述上部连接部件(2)通过螺栓(7)安装固定在外壳(3)上；所述下部空心圆柱(401)设置有若干个安装下部连接部件(4)的下部件螺孔(4011)；所述下部连接部件(4)通过螺栓(7)安装固定在外壳(3)上。7.根据权利要求书6所述的一种变频振冲模拟设备，其特征在于，所述振动棒(1)包括有由下往上依次连接的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉龙，丁选明，赵津桥，陈荣淋，欧强，曹光伟，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：