专利名称：强夯法加固地基模型试验半模试验箱的制作方法
技术领域：
本发明属岩土工程技术领域，具体涉及一种强夯法加固地基模型试验半模试验 箱。
背景技术：
强夯法是法国梅纳(Menard)技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，通过 夯锤夯击土体，使得土体变得更加密实，土体强度和承载能力得到较大提高，近年来强夯法 在国内外地基处理工程中得到了广泛应用，已成为大面积地基处理的主要方法之一。但是， 目前对于强夯法的加固机理，以及各种夯击参数对强夯加固效果的影响规律研究还较少。 虽然，强夯法发展较快，但强夯法的设计和施工还处于半理论半经验状态，现场施工参数仍 然需要通过大量的现场试验确定，缺乏必要的理论依据，存在较大的盲目性和不确定性。通 过室内模型试验可以深入研究强夯法的加固机理，并提出强夯的优化设计方法，但由于缺 乏合理的强夯室内模型试验装置，使得强夯法的室内模型试验难以进行，制约了强夯法的 进一步发展和完善。

发明内容
本发明的目的在于提供一种强夯法加固地基模型试验半模试验箱。本发明提出的强夯法加固地基模型试验半模试验箱，由固定螺栓1、滑动槽2、固 定横梁3、支架4、滑动螺栓5、导向杆6、半圆模型锤7、限位杆8、固定角架9、模型箱10、土 压力盒11和加速度传感器12组成，其结构如图1、图2和图3所示。其中，固定螺栓1、滑 动槽2、固定横梁3、支架4、滑动螺栓5、导向杆6、半圆模型锤7、限位杆8、固定角架9组成 加载系统。支架4是由竖杆13和横杆14焊接而成的框架结构，固定横梁3固定于横杆14 上方；支架4中的竖杆13位于模型箱10上方，通过螺栓与位于模型箱10上方的角钢15连 接，并由固定角架9焊接固定；滑动槽2通过固定螺栓1固定在横梁3上；滑动螺栓5嵌入 滑动槽2中，滑动螺栓5可沿滑动槽2滑动，能够方便安装不同直径的半圆模型锤7，能将半 圆模型锤7提升到不同的起始高度；导向杆6上端与滑动螺栓5连接，下端悬空放置；导向 杆6穿过半圆模型锤7的中心孔，限制半圆模型锤7下落过程中的摇摆，导向杆6直径可根 据半圆模型锤7的中心孔直径进行调整。限位杆8位于模型箱10的上方，限位杆8上端与 支架4中的横杆14焊接，下端与模型箱10上的角钢15焊接；模型箱10由角钢15、有机玻 璃板16、侧面板17、背面板18和底板19组成，有机玻璃板16、两块侧面板17、背面板18和 底板19连接组成模型箱框架，模型箱框架的四周嵌入角钢15中；土压力盒11埋设于土样 21中，土压力盒11的数量视具体情况而定；加速度传感器12放置于土样21顶部。本发明中，支架4中的竖杆13和横杆14分别为4根，形成一个框架结构，放置在模型箱10上部。本发明中，模型箱10中的角钢15共12根，分别位于模型箱框架顶部、底部和中间，各为4根。
本发明中，半圆模型锤7沿导向杆6自由下落，并由限位杆8保证半圆模型锤7的 竖直下落，避免碰撞到有机玻璃板16。本发明中，模型箱10的正面是有机玻璃板16，上面刻画刻度线20，可直接观测土 样21的内部变形，刻度线的稀疏程度可根据具体试验制定。本发明中，滑动螺栓5嵌入滑动槽2中，以便适应不同直径的半圆模型锤7。本发明的工作过程如下在模型箱10中装入土样21，根据实际试验需要，分层填埋土样21，并在填埋土层 间设置带有颜色的土样作为标记线。试样中埋设若干数量的土压力盒11，试样上部安装放 置加速度传感器12。土压力盒11和加速度传感器12通过导线与外部数据采集系统连接， 采集数据。将导向杆6穿入半圆模型锤7中，半圆模型锤7沿导向杆6提升至试验所需高 度，然后让半圆模型锤7自由下落夯击土体，并可进行多次夯击。在整个试验过程中，土样 21内部的应力可通过土压力盒11测试；土样21的内部变形，可通过刻画有刻度线20的有 机玻璃板16直接读取。得到强夯作用下土样21内部的受力与变形，就可以分析强夯法的 加固机理，研究各种夯击参数对强夯加固效果的影响规律，提出强夯加固的优化 设计方法。本发明的有益效果本发明装置的最大优点是可直接方便的观测强夯作用下土体内部变形，并可测得 动应力等相关数据，解决了现有的强夯法室内模型试验装置存在的较多不足。


图1为本发明的前视图。图2为本发明的俯视图。图3为本发明的侧视图。图中标号1为固定螺栓，2为滑动槽，3为固定横梁，4为支架，5为滑动螺栓，6为 导向杆，7为半圆模型锤，8为限位杆，9为固定角架，10为模型箱，11为土压力盒，12为加速 度传感器，13为竖杆，14为横杆，15为角钢，16为有机玻璃板，17为侧面板，18为背面板，19 为底板，20为刻度线，21为土样。
具体实施例方式下面通过实施例进一步描述本发明。实施例1，模型箱10中角钢15的长度为1000毫米，宽度为25毫米，厚度为4毫 米。模型箱10的侧面板17、背面板18和底板19均为厚度30毫米的木板，模型箱10的正 面为厚度10毫米的有机玻璃板16，各块面板、底板的长度和宽度为1000毫米，模型箱框架 的四周嵌入角钢15中，并通过螺栓与角钢15相连。有机玻璃板16上刻画刻度线20，刻度 线每个方格尺寸为10毫米X 10毫米。支架4由4根竖杆13和4根横杆14焊接而成，竖 杆13和横杆14都为长度1000毫米，外径20毫米，壁厚2毫米的钢管。支架4中的4根竖 杆13位于模型箱10的上方，通过螺栓与位于模型箱10上方的角钢15连接，并通过固定角 架9焊接固定，固定角架9为长度300毫米，宽度20毫米，厚度5毫米的钢条。固定横梁3 的两端焊接在支架4中横杆14的中部。固定横梁3为厚度10毫米，宽度20毫米，长度为 1000毫米的钢材。滑动槽2厚度为20毫米，宽度为30毫米，长度为1000毫米；在滑动槽2内部，沿长度方向开凿一宽度为20毫米，深度为5毫米的槽，整个滑动槽2横截面为凹字 型；在滑动槽2的凹字型开口处宽度缩小，滑动螺栓5的顶部可嵌入滑动槽2中，并可沿滑 动槽2滑动和固定。限位杆8上端与支架4中的横杆14焊接，下端与模型箱10上的角钢 15焊接，4根限位杆8都为直径5毫米、长度为1000毫米的光滑钢杆。导向杆6为光滑的 钢杆，直径为6毫米，长度为950毫 米，导向杆6的顶部与滑动螺栓5焊接，下部为自由端。 半圆模型锤7为半圆柱形，直径为120毫米、厚度30毫米，半圆模型锤7的重心位置钻有直 径为6毫米的孔洞，以便导向杆6的穿入。通过移动滑动螺栓5控制导向杆6与限位杆8 的间距，使得半圆模型锤7的侧面与限位杆8相切。模型箱中装满土样21，在土样21内部 埋置13个土压力盒11，并在土样21顶部放置3个加速度传感器12。参照图1 图3，本领 域的技术人员均能顺利实施。
权利要求
一种强夯法加固地基模型试验半模试验箱，由固定螺栓(1)、滑动槽(2)、固定横梁(3)、支架(4)、滑动螺栓(5)、导向杆(6)、半圆模型锤(7)、限位杆(8)、固定角架(9)、模型箱(10)、土压力盒(11)和加速度传感器(12)组成，其特征在于固定螺栓(1)、滑动槽(2)、固定横梁(3)、支架(4)、滑动螺栓(5)、导向杆(6)、半圆模型锤(7)、限位杆(8)和固定角架(9)组成加载系统，支架(4)是由竖杆(13)和横杆(14)焊接而成的框架结构，固定横梁(3)固定于横杆(14)上方；支架(4)中的竖杆(13)位于模型箱(10)上方，通过螺栓与位于模型箱(10)上方的角钢(15)连接，并由固定角架(9)焊接固定；滑动槽(2)通过固定螺栓(1)固定在横梁(3)上；滑动螺栓(5)嵌入滑动槽(2)中，滑动螺栓(5)可沿滑动槽(2)滑动，能够方便安装不同直径的半圆模型锤(7)，能将半圆模型锤(7)提升到不同的起始高度；导向杆(6)上端与滑动螺栓(5)连接，下端悬空放置；导向杆(6)穿过半圆模型锤(7)的中心孔，限制半圆模型锤(7)下落过程中的摇摆，导向杆(6)直径可根据半圆模型锤(7)的中心孔直径进行调整；限位杆(8)位于模型箱(10)的上方，限位杆(8)上端与支架(4)中的横杆(14)焊接，下端与模型箱(10)上的角钢(15)焊接；模型箱(10)是由角钢(15)、正面的有机玻璃板(16)、侧面板(17)、背面板(18)和底板(19)组成，有机玻璃板(16)、两块侧面板(17)、背面板(18)和底板(19)连接组成模型箱框架，模型箱框架的四周嵌入角钢(15)中；土压力盒(11)埋设于土样(21)中，加速度传感器(12)放置于土样(21)顶部。
2.根据权利要求1所述的强夯法加固地基模型试验半模试验箱，其特征在于支架(4) 中的竖杆(13)和横杆(14)分别为4根，形成一个框架结构，放置在模型箱(10)上部。
3.根据权利要求1所述的强夯法加固地基模型试验半模试验箱，其特征在于模型箱 (10)中的角钢(15)共12根，分别位于模型箱框架顶部、底部和中间，各为4根。
4.根据权利要求1所述的强夯法加固地基模型试验半模试验箱，其特征在于模型箱 (10)的正面是有机玻璃板(16)，上面刻画刻度线(20)。
全文摘要
本发明属岩土工程技术领域，具体涉及一种强夯法加固地基模型试验半模试验箱。由滑动槽、固定横梁、支架、导向杆、半圆模型锤、限位杆、固定角架、模型箱、土压力盒和加速度传感器组成。固定横梁与横杆焊接；支架中竖杆与模型箱上方角钢连接。滑动槽固定在横梁上；滑动螺栓嵌入滑动槽中，导向杆上端与滑动螺栓连接，下端悬空放置；导向杆穿过半圆模型锤的中心孔，限位杆位于模型箱的上方，限位杆上端与支架中的横杆焊接，下端与模型箱上的角钢焊接。模型箱由角钢、有机玻璃板、侧面板、背面板和底板组成，土压力盒埋设于土样中，加速度传感器放置于土样顶部。本发明可直接方便的观测强夯作用下土体内部变形，并可测得动应力等相关数据。
文档编号G01N33/24GK101832993SQ20101017932
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月20日 优先权日2010年5月20日
发明者冯世进, 李夕林, 熊巨华, 胡斌, 高丽亚 申请人:同济大学