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原文传递一种多功能搅拌模型试验箱及其使用方法

专利名称：	一种多功能搅拌模型试验箱及其使用方法
摘要：	本发明公开了一种多功能搅拌模型试验箱及其使用方法，属于室内试验设备领域，包括底座、模板系统、支架、固定架、钻杆、角钢、角撑；所述模板系统包括前侧模板、后侧模板、左侧模板、右侧模板、顶部模板，所述支架包括竖杆结构与横杆结构，横杆结构均设置有水平固定孔和挡板，挡板上设置有垂直固定孔；所述固定架包括固定圆环、固定杆和固定器，固定圆环包括上盖板、下盖板、轴承和螺栓孔，固定杆包括楔形体、杆体、螺栓孔，固定器包括固定器主体、侧耳和螺栓孔。本发明可模拟出实际土体的原位受力状况，使得实验数据更为合理；可以实现钻杆的自由移动，并能够在同一次实验中，建造出多根桩，有利于提高实验效率。
专利类型：	发明专利
申请人：	北京中岩大地科技股份有限公司
发明人：	李建平;宋伟杰;朱庆凯;王伟涛;刘光磊;武思宇
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
申请号：	CN201911385526.5
公开号：	CN111042228A
分类号：	E02D33/00;E;E02;E02D;E02D33;E02D33/00
申请人地址：	100043 北京市海淀区翠微路12号6层1单元602
主权项：	1.一种多功能搅拌模型试验箱，其特征在于：包括底座、模板系统、支架、固定架、钻杆、角钢、角撑；所述模板系统包括前侧模板、后侧模板、左侧模板、右侧模板、顶部模板，其中，前侧模板、后侧模板、左侧模板、右侧模板、顶部模板均设有模板支架和伺服液压千斤顶，所述支架包括竖杆结构与横杆结构，竖杆结构包括1号竖杆、2号竖杆、3号竖杆、4号竖杆，横杆结构包括1号横杆、2号横杆、3号横杆、4号横杆，其中，横杆结构均设置有水平固定孔和挡板，挡板上设置有垂直固定孔；所述固定架包括固定圆环、固定杆和固定器，固定圆环包括上盖板、下盖板、轴承和螺栓孔，固定杆包括楔形体、杆体、螺栓孔，固定器包括固定器主体、侧耳和螺栓孔；所述底座与角钢、模板系统通过焊接连接，沿角钢长度方向焊接有角撑；所述前侧模板、后侧模板、左侧模板、右侧模板、顶部模板的模板支架与伺服液压千斤顶通过焊接连接，前侧模板、后侧模板、左侧模板、右侧模板顶部设置有加肋工字钢；所述加肋工字钢包括工字钢主体和肋板，所述竖杆结构与加肋工字钢通过焊接连接，所述固定杆通过固定器固定在横杆结构之上，固定杆与固定圆环通过螺栓连接，所述钻杆通过轴承与固定圆环连接。 2.根据权利要求1所述的一种多功能搅拌模型试验箱，其特征在于：所述上盖板和下盖板上均设置有螺栓孔，上盖板和下盖板上的螺栓孔的中轴线在同一竖线上；固定杆前端为1/4圆环的楔形体，楔形体上预留螺栓孔；所述杆体尾端设置有螺栓孔，杆体的长度为三种规格分别适应钻杆在顶部模板中心位置和顶部模板角落位置，该螺栓孔与垂直固定孔通过螺栓连接，所述固定器主体为正方形筒体去除一个面，在去除面与两侧面的交线上焊接侧耳，在侧耳上设置有水平固定孔。 3.根据权利要求1所述的一种多功能搅拌模型试验箱，其特征在于：所述顶部模板预留有5个搅拌孔，其中4个分别分布在顶部模板的四个角，1个分布在顶部模板的中心位置，当钻杆进入其中任一搅拌孔时，其他4个搅拌孔均处于关闭状态，所述搅拌孔大小通过模版支架上安装伺服液压千斤顶的孔洞个数确定，所述模版支架上孔洞为正方形，边长为15-25cm，根据设计搅拌直径确定孔洞的个数；所述钻杆为双重管，钻杆的直径为10-15cm。 4.根据权利要求1所述的一种多功能搅拌模型试验箱，其特征在于：所述横杆上每隔5cm设置一个水平固定孔；1号横杆和2号横杆上水平固定孔的位置对应，3号横杆和4号横杆上水平固定孔的位置对应，1号横杆与2号横杆上对应水平固定孔中心点的连线相互平行，3号横杆与4号横杆上对应水平固定孔的中心点的连线相互平行，1号横杆和2号横杆上对应水平固定孔中心点的连线与3号横杆和4号横杆上对应水平固定孔中心点的连线相互垂直，所述挡板上每隔5cm设置一个固定孔。 5.根据权利要求1所述的一种多功能搅拌模型试验箱，其特征在于：所述侧模板和顶部模板的四周均安装有密封胶条，所述密封胶条为遇水膨胀止水胶条。 6.根据权利要求1所述的一种多功能搅拌模型试验箱，其特征在于：所述角钢的长度与侧模板的高度相同，角钢材质为高强合金；所述角撑均匀分布在角钢之上，两个角撑之间的间距为10-50cm，角撑材质为高强合金。 7.一种多功能搅拌模型试验箱的使用方法，其特征在于，根据权利要求1所述的一种多功能搅拌模型试验箱及其使用方法，包括如下步骤：步骤1：将模型试验箱安装完毕，并检查连接处的密封程度，确定预留搅拌孔的位置坐标，预留搅拌孔边长大于设定搅拌直径50mm-500mm，根据预留搅拌孔的位置坐标选择对应的固定杆；步骤2：在模型箱模板系统的内壁涂抹脱模剂，之后在模型箱内填入实验土，并安装钻杆以及配套设备；步骤3：通过模板系统对实验土进行压缩进而模拟原位土的应力场0.01MPa-10MPa，当达到设定值后，采用液压伺服系统保持设定压力值，拆除顶部模板上部分模版支架，形成预留搅拌孔；步骤4：将设备及钻杆试运行，钻杆放置于预留搅拌孔中心，允许最大误差10mm，检查设备的运行及安全情况；步骤5：确保钻头竖轴与模型箱中心位置处预留搅拌孔中心点对应，采用固定器将固定杆固定在横杆上，开启钻机动力装置驱动钻杆转动，钻杆转速范围为10r/min-30r/min，扭矩范围为0-30000N ▪m，下钻速度范围为0.05-2.0m/min；步骤6：施工完毕后，将钻杆提升至指定位置，调整预留搅拌孔，移动固定架进行下一孔位的施工，直至完成所有孔位的施工；步骤7：拆除钻头及相关设备，将模型箱在恒温20°C±2°C条件下养护28天；步骤8：随后拆除模板系统，对实验土进行开挖，取出试验桩，对试验桩进行物理力学性质测试。 8.根据权利要求7所述的一种多功能搅拌模型试验箱的使用方法，其特征在于，所述步骤2中试验土的选择及填入主要包括如下步骤：步骤（1）：根据实际工程情况，对不同深度的土质分布进行分析；步骤（2）：根据模拟的深度不同，选用黏土、粉质黏土、沙土、碎石土等不同土体类型进行试验；步骤（3）：确定土体种类后，首先将实验土填入模型箱高度1/10-1/2处后，按设计要求对填入土体振捣、压密、整平，随后再填入相同高度，振捣、压密、整平，重复进行直至填筑满整个模型箱；步骤（4）：采用顶部模板对实验土进行压缩，之后提升顶部模板，将压缩出的空间再次填满，直到整个模型箱内均匀充满实验土。 9.根据权利要求7所述的一种多功能搅拌模型试验箱的使用方法，其特征在于，所述步骤4中原位土的应力场主要包括，三轴等压压缩场、双轴等压压缩场、偏压压缩场；所述步骤4中原位土的加压过程主要包括如下步骤：步骤一：首先将前侧模板、后侧模板、左侧模板、右侧模板同时施加压力，压力值为设计围压的0.5%-5%，持续加压1min；步骤二：停止前侧模板、后侧模板、左侧模板、右侧模板的加压过程，顶部模板开始施加压力，压力值为设计轴压的0.5%-5%，持续加压1min；步骤三：同时开启前侧模板、后侧模板、左侧模板、右侧模板、顶部模板的加压系统，对实验土进行加压，压力值为设计围压或轴压的1%-10%，持续加压30s后停止加压，静待10min后再次加压，压力值为设计围压或轴压的1%-10%，持续加压30s，重复进行直至实验土达到预定压力状态。 10.根据权利要求7所述的一种多功能搅拌模型试验箱的使用方法，其特征在于，所述步骤6中固定架移动的顺序为，首先移动到中心，再移动到靠近前侧模板与右侧模板相交位置处的孔洞，再移动到靠近后侧模板与左侧模板相交位置处的孔洞，之后移动到靠近前侧模板与左侧模板相交位置处的孔洞，最后移动到靠近后侧模板与右侧模板相交位置处的孔洞。
所属类别：	发明专利