离心场边坡入桩系统.pdf

1、10申请公布号CN102359108A43申请公布日20120222CN102359108ACN102359108A21申请号201110199834622申请日20110715E02D7/20200601E02D33/0020060171申请人清华大学地址100084北京市海淀区100084信箱82分箱清华大学专利办公室72发明人张嘎王丽萍张建民74专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人贾玉健54发明名称离心场边坡入桩系统57摘要一种离心场边坡入桩系统，通过结合土工离心机的结构特点，提出了一个成本低且易于实现的开放式的系统架构，包括储桩机构、移行机构、压桩机构以及夹紧机械手，

2、实现了边坡离心模型试验过程中的实时入桩加固并能够精确控制入桩位置和深度，它的优点还在于1可靠性强，成本低；2设备和模型箱互相独立，避开了试验模型箱在制样后内部空闲尺寸狭窄的限制，且适宜于各种模型制样方式；3设备原理简单，入桩覆盖整个坡体，实现不同位置的入桩速率和深度；4控制方便，能够较好的进行边坡的实时入桩加固；5适用性广，可适用于粘土、粉土等多种土质边坡；6易于改造，可根据原有的系统架构开发新的用途。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102359124A1/1页21一种离心场边坡入桩系统，包括安装于相邻于模型箱1的视窗2所在面的

3、相对面的储桩机构3，其特征在于模型箱1的所述相对面上开有抗滑桩入口槽4，在模型箱1上方安装有系统机架5，系统机架5上安装带有纵向Y向直线运动子系统6和横向X向直线运动子系统7，称为移行机构、其上为压桩T型丝杠9连接的压桩机构8，压桩T型丝杠9的底端安装有夹紧机械手10。2根据权利要求1所述的离心场边坡入桩系统，其特征在于所述的储桩机构包括顶推机构22和侧推机构21，顶推机构22能使抗滑桩20竖直向上推起，侧推机构21能使抗滑桩20平移。3根据权利要求1或权利要求2所述的离心场边坡入桩系统，其特征在于所述的移行机构的横向X向直线运动子系统7包括安装在系统机架5上的横向X向直线导轨11，横向X向直

4、线导轨11上滑置有横向X向滚珠丝杠12，该横向X向滚珠丝杠12和第一驱动电机13轴连接，纵向Y向直线运动子系统6包括安装在系统机架5上的纵向Y向直线导轨14，纵向Y向直线导轨14上滑置有纵向Y向滚珠丝杠15，该纵向Y向滚珠丝杠15和第二驱动电机16轴连接，第一驱动电机13和第二驱动电机16构成了移行机构的驱动部件。4根据权利要求3所述的离心场边坡入桩系统，其特征在于所述的横向X向直线运动子系统7和纵向Y向直线运动子系统6带有辅助导向系统。5根据权利要求3所述的离心场边坡入桩系统，其特征在于所述的第一驱动电机13和第二驱动电机16采用电机平行安装方式安装于系统机架5。6根据权利要求1或权利要求2

5、所述的离心场边坡入桩系统，其特征在于所述的压桩机构8的压桩T型丝杠9同压桩驱动电机17相轴连接，压桩驱动电机17构成了压桩机构8的驱动部件。7根据权利要求1或权利要求2所述的离心场边坡入桩系统，其特征在于所述的夹紧机械手10包括夹紧T型丝杠18，该夹紧T型丝杠18同夹紧驱动电机19相轴连接，夹紧驱动电机19构成了夹紧机械手10的驱动部件。权利要求书CN102359108ACN102359124A1/3页3离心场边坡入桩系统技术领域0001本发明属于边坡土工离心模型技术领域，具体涉及一种离心场边坡入桩系统。背景技术0002抗滑桩是边坡治理工程中的常见加固结构，因此边坡的抗滑桩加固规律和机理的研究

6、对于优化加固方法具有重要的意义。离心模型试验能够实现模型与原型应力应变相同，变形相似，在边坡稳定性等问题中已经得到了较广泛的应用。在边坡抗滑桩加固方面也有很多学者进行了研究。抗滑桩布置在边坡的不同位置和深度，一般为垂直打入。但是在现有的离心模型试验中桩一般在制样时插入，无法考虑入桩过程对边坡变形的影响，以及无法模拟实际的入桩工况。为解决这些问题，需要在离心场条件下实现抗滑桩的打入。发明内容0003为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种离心场边坡入桩系统，入桩的位置和深度可控，它的优点还在于1可靠性强，成本低；2设备和模型箱互相独立，避开了试验模型箱在制样后内部空闲尺寸狭窄的限

7、制，且适宜于各种模型制样方式；3设备原理简单，入桩覆盖整个坡体，实现不同位置的入桩模拟、不同的入桩速率和深度；4控制方便，通过滑环连接控制室，结合图像采集和电测系统，能够较好的进行边坡的实时入桩加固；5适用性广，可适用于粘土、粉土等多种土质边坡；6易于改造，可根据原有的系统架构开发新的用途。0004为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是0005一种离心场边坡入桩系统，包括安装于相邻于模型箱1的视窗2所在面的相对面的储桩机构3，模型箱1的所述相对面上开有抗滑桩入口槽4，在模型箱1上方安装有系统机架5，系统机架5上依次安装带有纵向Y向直线运动子系统6和横向X向直线运动子系统7，称为移行机构，其

8、上为压桩T型丝杠9连接的压桩机构8，压桩T型丝杠9的底端安装有夹紧机械手10。0006所述的储桩机构3包括顶推机构22和侧推机构21，顶推机构22能使抗滑桩20竖直向上推起，侧推机构21能使抗滑桩20平移。0007所述移行机构的横向X向直线运动子系统7包括安装在系统机架5上的横向X向直线导轨11，横向X向直线导轨11上置有横向X向滚珠丝杠12，该横向X向滚珠丝杠12和第一驱动电机13轴连接，纵向Y向直线运动子系统6包括安装在系统机架5上的纵向Y向直线导轨14，纵向Y向直线导轨14上置有纵向Y向滚珠丝杠15，该纵向Y向滚珠丝杠15和第二驱动电机16轴连接，第一驱动电机13和第二驱动电机16构成了

9、移行机构的驱动部件。0008所述的横向X向直线运动子系统7和纵向Y向直线运动子系统6带有辅助导向系统。0009所述的第一驱动电机13和第二驱动电机16采用电机平行安装方式安装于系统机说明书CN102359108ACN102359124A2/3页4架5。0010所述的压桩机构8的压桩T型丝杠9同压桩驱动电机17相轴连接，压桩驱动电机17构成了压桩机构8的驱动部件。0011所述的夹紧机械手10包括夹紧T型丝杠18，该夹紧T型丝杠18同夹紧驱动电机19相轴连接，夹紧驱动电机19构成了夹紧机械手10的驱动部件。0012本发明通过结合土工离心机的结构特点，提出了一个成本低且易于实现的开放式的系统架构，包

10、括储桩机构3、移行机构的Y向和X向直线运动子系统6和7、压桩机构8以及夹紧机械手10，实现了边坡离心模型试验过程中的实时入桩加固并能够精确控制入桩位置和深度，它的优点还在于1可靠性强，成本低；2设备和模型箱互相独立，避开了试验模型箱在制样后内部空闲尺寸狭窄的限制，且适宜于各种模型制样方式；3设备原理简单，入桩覆盖整个坡体，实现不同位置的入桩模拟、不同的入桩速率和深度；4控制方便，能够较好的进行边坡的实时入桩加固；5适用性广，可适用于粘土、粉土等多种土质边坡；6易于改造，可根据原有的系统架构开发新的用途。附图说明0013图1是本发明的工作原理主视图。0014图2是本发明的工作原理侧视图。0015

11、图3是本发明的储桩机构的示意图。具体实施方式0016下面结合附图对本发明作更详细的说明。0017如图1和图2所示，离心场边坡入桩系统，包括安装于相邻于模型箱1的视窗2所在面的相对面的储桩机构3，模型箱1的所述相对面上开有抗滑桩入口槽4，在模型箱1上方安装有系统机架5，系统机架5上依次安装带有纵向Y向直线运动子系统6和横向X向直线运动子系统7，称为移行机构，其上为压桩T型丝杠9连接的压桩机构8，压桩T型丝杠9的底端安装有夹紧机械手10。如图3所示，所述的储桩机构3包括顶推机构22和侧推机构21，顶推机构22能使抗滑桩20竖直向上推起，侧推机构21能使抗滑桩20平移。所述的移行机构的横向X向直线运

12、动子系统7包括安装在系统机架5上的横向X向直线导轨11，横向X向直线导轨11上滑置有横向X向滚珠丝杠12，该横向X向滚珠丝杠12和第一驱动电机13轴连接，纵向Y向直线运动子系统6包括安装在系统机架5上的纵向Y向直线导轨14，纵向Y向直线导轨14上滑置有纵向Y向滚珠丝杠15，该纵向Y向滚珠丝杠15和第二驱动电机16轴连接，第一驱动电机13和第二驱动电机16构成了移行机构的驱动部件。所述的横向X向直线运动子系统7和纵向Y向直线运动子系统6带有辅助导向系统。所述的第一驱动电机13和第二驱动电机16采用电机平行安装方式安装于系统机架5。所述的压桩机构8的压桩T型丝杠9同压桩驱动电机17相轴连接，压桩驱

13、动电机17构成了压桩机构8的驱动部件。所述的夹紧机械手10包括夹紧T型丝杠18，该夹紧T型丝杠18同夹紧驱动电机19相轴连接，夹紧驱动电机19构成了夹紧机械手10的驱动部件。0018本发明的工作原理是首先将抗滑桩20放入储桩机构3，通过储桩机构3的侧推机构21使抗滑桩20相靠，再通过储桩机构3的顶推机构22从储桩机构中向上推起抗滑桩说明书CN102359108ACN102359124A3/3页520，随后移行机构驱动夹紧机械手10取出抗滑桩20，移动抗滑桩20至模型箱1内的预定位置，再驱动压桩机构8竖直向下打桩，重复上述动作，就能完成抗滑桩20在模型箱1的布局。说明书CN102359108ACN102359124A1/2页6图1说明书附图CN102359108ACN102359124A2/2页7图2图3说明书附图CN102359108A