特許ウォッチ

公開番号2025146657
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024227725
出願日2024-12-24
発明の名称多機能土柱モデル装置及び使用方法
出願人浙江工業大学
代理人個人
主分類E02D 1/00 20060101AFI20250926BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】多機能土柱モデル装置及び使用方法を開示する。
【解決手段】電動プッシュロッドの伸長により、押し板を下向きに土壌層に近づけ、且つロープの一端が固定板に接続されるため、ロープディスクがロープを解放して回転を発生させ、回転軸はカムを駆動して回転させ、カムとプーリとの間に押し出し運動が生じ、第1バネと合わせて固定片を伴って往復振動させ、固定片は第2バネを介してネジ付きディスクと押し板を伴って往復振動させ、押し板が振動式を保持するように下向きに推進し、押し板を土壌層に接触させ、振動を保持して圧密作業を行い、これにより土壌層の圧密品質を向上させることができ、これによって路盤土壌層をよりよく模擬することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
多機能土柱モデル装置であって、
モデルアセンブリ（１０１）及びモデルアセンブリ（１０１）の底部と連通する注水アセンブリ（１０３）を含む土柱モデル機構と、
伸縮アセンブリ（２０１）を含む補助機構（２００）と、を含み、
前記モデルアセンブリ（１０１）の下方には水位管（１０４）が設けられ、前記モデルアセンブリ（１０１）にはさらに、注水アセンブリ（１０３）と固定された調節アセンブリ（１０２）が固定され、前記伸縮アセンブリ（２０１）の一方の側は調節アセンブリ（１０２）に嵌設され、前記伸縮アセンブリ（２０１）の上部には清掃アセンブリ（２０２）が螺合して組立てられ、前記伸縮アセンブリ（２０１）の下方には弾性アセンブリ（２０３）が固定接続され、前記弾性アセンブリ（２０３）には、両端にいずれもロープディスク（２１３）が固定接続されるトルクアセンブリ（２０６）が固定接続され、前記ロープディスク（２１３）の外側にはロープ（２１２）が巻き付けられ、前記ロープ（２１２）は弾性アセンブリ（２０３）から貫通して伸縮アセンブリ（２０１）に固定され、前記トルクアセンブリ（２０６）には２つのカム（２１４）が固定接続され、２つのカム（２１４）の下方は２つのプーリ（２０８）と嵌合され、２つのプーリ（２０８）の底部には同一の固定片（２０７）が固定され、前記固定片（２０７）は弾性アセンブリ（２０３）の底部に固定接続され、前記固定片（２０７）の底部にはスイッチ（２１１）が取付けられ、前記スイッチ（２１１）の下方にはネジ付きディスク（２０５）が設けられ、前記ネジ付きディスク（２０５）には加圧アセンブリ（２０４）が螺合して組立てられ、
前記調節アセンブリ（１０２）は調節板（１０２１）が設けられるフレーム（１０２６）を含み、前記フレーム（１０２６）の下方には支持軸（１０２７）が設けられる調節口（１０２５）が開設され、前記支持軸（１０２７）はフレーム（１０２６）の上方に固定され、前記調節板（１０２１）はボルトを介してフレーム（１０２６）にロックされ、
前記調節板（１０２１）にはシュート（１０２２）が開設され、前記シュート（１０２２）内には、固定ボルト（１０２４）を介してシュート（１０２２）に固定されるスライダ（１０２３）がスライド可能に接続され、
前記モデルアセンブリ（１０１）はネジ付きバレル（１０１１）と３組のモデルバレル（１０１４）を含み、フレーム（１０２６）はネジ付きバレル（１０１１）に固定され、前記ネジ付きバレル（１０１１）の内部には、下から上に金属ガスケット、第２透水性石、第２濾紙、第１透水性石及び第１濾紙により構成される濾過システム（１０１２）が設けられ、前記ネジ付きバレル（１０１１）は水位管（１０４）と連通し、前記ネジ付きバレル（１０１１）の底部は導管（１０３２）と連通し、
前記モデルバレル（１０１４）の上下両端にはいずれも第２ネジ付きヘッド（１０１６）と第１ネジ付きヘッド（１０１５）が固定され、最も下方の第１ネジ付きヘッド（１０１５）はネジ付きバレル（１０１１）と螺合して組立てられ、他の第１ネジ付きヘッド（１０１５）は第２ネジ付きヘッド（１０１６）と螺合して組立てられ、前記第２ネジ付きヘッド（１０１６）にはバックル（１０１７）が固定され、前記調節板（１０２１）はバックル（１０１７）内に位置し、
前記モデルバレル（１０１４）の一方の側には封止層（１０１９）が嵌設されるサンプリング口（１０１８）が開設され、前記封止層の一方の側にはフェルール（１０１３）が固定され、前記調節板（１０２１）はフェルール（１０１３）内に位置し、
前記ネジ付きバレル（１０１１）は、ボトムバレル、複数の調節ボルト及び調節ボルトと螺合して組立てられる複数のネジ付きシートにより構成され、複数の調節ボルトはボトムバレルの下方に取付けられ、
前記伸縮アセンブリ（２０１）は固定板（２０１１）を含み、固定板（２０１１）の下方は２つのロープ（２１２）の一端に固定され、前記固定板（２０１１）の一端には調節スリーブ（２０１３）が固定接続され、前記調節スリーブ（２０１３）はボルトを介して調節板（１０２１）にロックされ、前記固定板（２０１１）には電動プッシュロッド（２０１２）が取付けられ、前記電動プッシュロッド（２０１２）の上部にはネジ付きパイプ（２０２１）と螺合して組立てられるネジ付き部材（２０１４）が固定され、
前記弾性アセンブリ（２０３）は、電動プッシュロッド（２０１２）の底端に固定された接続片（２０３１）を含み、前記接続片（２０３１）の底部には固定片（２０７）に固定される伸縮マスク（２０３２）が固定され、前記固定片（２０７）と接続片（２０３１）との間には２つの伸縮ロッド（２０３４）と２つの第１バネ（２０３３）が固定され、
前記トルクアセンブリ（２０６）は軸受（２０６３）を介して接続片（２０３１）上を回転する回転軸（２０６１）を含み、前記回転軸（２０６１）の両端はそれぞれ２つのロープディスク（２１３）と固定され、２つのカム（２１４）は回転軸（２０６１）に固定され、前記軸受（２０６３）の両側と２つのカム（２１４）との間はそれぞれ２つのトーションバネ（２０６２）の両端に接続され、トーションバネ（２０６２）は回転軸（２０６１）の外に嵌設されることを特徴とする、多機能土柱モデル装置。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記注水アセンブリ（１０３）は、スライダ（１０２３）に固定される固定部材（１０３１）を含み、前記固定部材（１０３１）には、バルブ（１０３３）が設けられる導管（１０３２）が固定されることを特徴とする、請求項１に記載の多機能土柱モデル装置。
【請求項３】
前記清掃アセンブリ（２０２）はネジ付きパイプ（２０２１）を含み、前記ネジ付きパイプ（２０２１）の内壁の上方にはノズルが固定され、前記ネジ付きパイプ（２０２１）の外にはブラシ（２０２２）が固定され、前記ブラシ（２０２２）の上方にはネジ付きパイプ（２０２１）に固定される環状ノズル（２０２３）が設けられ、前記環状ノズル（２０２３）とノズル部材（２０２６）は三方弁（２０２５）の両端と連通し、前記三方弁（２０２５）はホース（２０２４）と連通することを特徴とする、請求項２に記載の多機能土柱モデル装置。
【請求項４】
前記固定片（２０７）とネジ付きディスク（２０５）との間には第２バネ（２１０）が固定され、前記ネジ付きディスク（２０５）と固定片（２０７）との間にはさらに接続布（２０９）が固定されることを特徴とする、請求項３に記載の多機能土柱モデル装置。
【請求項５】
請求項４に記載の多機能土柱モデル装置の使用方法であって、
まず、モデルバレル（１０１４）とネジ付きバレル（１０１１）を接合し、第１ネジ付きヘッド（１０１５）とネジ付きバレル（１０１１）を螺合して組立ててから、さらにモデルバレル（１０１４）とネジ付きバレル（１０１１）に実験用土壌層を注入し、土壌層を充填した後、調節スリーブ（２０１３）を下向きに移動し、調節スリーブ（２０１３）は固定板（２０１１）を伴って下向きに移動し、下に向かって押し板（２０４２）を充填した土壌層に近づけ、この時、ボルトを介して調節スリーブ（２０１３）の位置をロックし、さらに電動プッシュロッド（２０１２）の伸長運動を制御し、電動プッシュロッド（２０１２）が接続片（２０３１）を下向きに移動させるように制御し、接続片（２０３１）はトルクアセンブリ（２０６）を伴って下向きに移動し、ロープ（２１２）が固定板（２０１１）を接続することにより、ロープディスク（２１３）がロープ（２１２）を解放して回転を発生させ、ロープディスク（２１３）は回転軸（２０６１）を駆動して回転させ、回転軸（２０６１）はカム（２１４）を駆動して回転させ、カム（２１４）はプーリ（２０８）を押し出して運動させ、プーリ（２０８）は固定片（２０７）を伴って下向きに移動させ、固定片（２０７）は第１バネ（２０３３）を動かして変形させ、カム（２１４）の突起面がプーリ（２０８）から分離すると、カム（２１４）が再びプーリ（２０８）に押し出し運動をさせるまで、第１バネ（２０３３）が復帰して固定片（２０７）を伴って上向きに移動させ、カム（２１４）は第１バネ（２０３３）と組合わせて固定片（２０７）を動かして上下に往復振動させ、固定片（２０７）を振動させて第２バネ（２１０）を介して押し板（２０４２）を伴って振動させ、押し板（２０４２）の振動を保持し、電動プッシュロッド（２０１２）を介して押し板（２０４２）を下向きに押して推進し、押し板（２０４２）を下に向かって土壌層に接触させて圧密作業を行い、土壌が圧密された後、第２バネ（２１０）を変形させ、スイッチ（２１１）をネジ付きディスク（２０５）と接触させて電動プッシュロッド（２０１２）を制御して運転を停止させるステップＳ１と、
最下層の圧密が完了した後、電動プッシュロッド（２０１２）を制御して上向きに後退させて復帰させ、且つ調節スリーブ（２０１３）を上向きに移動し、押し板（２０４２）とモデルバレル（１０１４）との距離を引き離し、この時、新しいモデルバレル（１０１４）は第１ネジ付きヘッド（１０１５）を介して第２ネジ付きヘッド（１０１６）と螺合して接続され、２つのモデルバレル（１０１４）の組立てを完了し、再び土壌層を注入し、注入が完了してから圧密作業を行い、これに従って層ごとに圧密作業を行い、最上層の土壌層表面に砂利層をさらに敷くステップＳ２と、
次に、最下層モデルバレル（１０１４）の高さに基づいて、スライダ（１０２３）を最下層モデルバレル（１０１４）の位置になるように調整し、且つ導管（１０３２）を水源に接続し、液体が下から土壌層に入るようにし、液体の増加に伴い、水位管（１０４）を介して水位を観察し、指定された高さに達し、地下水位を模擬した後、注水を停止してバルブ（１０３３）を閉じ、その後、ネジ付きパイプ（２０２１）をネジ付き部材（２０１４）から取外し、ネジ付き口（２０４１）をネジ付きディスク（２０５）から外し、その後ネジ付きパイプ（２０２１）とネジ付きディスク（２０５）を螺合して組立てて、この時、ホース（２０２４）を介して水源を接続し、且つ三方弁（２０２５）を制御して環状ヘッドアセンブリ（２０２３）との接続を閉じ、この時、液体がノズル部材（２０２６）に入ってシャワーを行うと、模擬降雨となり、モデルバレル（１０１４）内に組立てたセンサを介して異なる土層の含水率をリアルタイムに監視し、各土層の含水率が安定した後、模擬降雨を停止し、ボルトを取外し、調節板（１０２１）を回転してフェルール（１０１３）から分離し、この時、封止層（１０１９）を取外し、サンプリング口（１０１８）を介してサンプリングするステップＳ３と、
最後に実験が終了し、モデルバレル（１０１４）を１つずつ取外し、土壌層を捨て、モデルバレル（１０１４）をネジ付きパイプ（２０２１）の外に置き、ブラシ（２０２２）をモデルバレル（１０１４）内に貼り付け、且つ再び電動プッシュロッド（２０１２）の伸長を制御し、ネジ付きパイプ（２０２１）の振動を保持し、ブラシ（２０２２）の振動式でモデルバレル（１０１４）を清掃し、且つ三方弁（２０２５）を操作することによってノズル部材（２０２６）を閉じ、この時、液体は環状ノズル（２０２３）を介して噴出してモデルバレル（１０１４）の内壁を洗浄し、ブラシ（２０２２）と合わせて清掃するステップＳ４と、を含むことを特徴とする、多機能土柱モデル装置の使用方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は土柱水浸透モデルの技術分野に関し、特に多機能土柱モデル装置及び使用方法に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
路盤は路面の基礎であり、道路構造全体の重要な単位であり、その安全性と安定性は高速鉄道と高速道路インフラの安全性に直接影響し、中国の国民経済のさらなる発展に重要な役割を果たす。埋め立ての初期から供用開始まで、路盤構造はずっと自然環境に暴露され、大気降雨、地下水位の変化等の要素の影響を受け、土壌層の含水率が変化して増加し、路盤の不飽和領域の飽和度とマトリックサクションが徐々に変化し、特に極端な降雨条件下では、水は堤防内部に蓄積されて適時に排出できず、路盤内部に「水嚢」を形成し、路盤土壌層の剛性と強度を低下させ、大きな付加変形を引き起こし、路盤の長期使用性能に脅威となる。そのため、路盤が使用中に大気環境及び地下水等の環境フィールドの影響を受けた路盤湿度フィールドの進化過程を正しく認識することは、路盤の長期運用の安全性と安定性を保証する鍵である。
【０００３】
上述の問題に対して、多くの学者は1次元土柱又は水位固定/変動ライシメーターを用いて異なる降雨条件における土層含水率の変遷規則を探究したが、単一の1次元土柱装置/水位変動ライシメーターは水位変動模擬降雨試験（降雨補充だけを模擬して地下水流出を考慮しない状況）のみに適用され、地下水位模擬は困難であり、また、従来の試験に採用された1次元土柱装置の大きさはすべて固定されており、異なる高さの実験に基づいて調節することが不便であるだけでなく、占有スペースが大きく、携帯や輸送に不便であり、試験前後のセンサの取付け及び土壌層の装填時に迅速に圧密しにくく、土柱が完全に圧密されないと実験の品質に影響を与え、実験過程でサンプリング作業に不便であり、且つ実験完了後の清掃が困難であり、簡単な試験が複雑化し、試験の時間コストが高いため、新しい多機能土柱モデル装置及び使用方法を研究して上述の問題を解決することは重要な意義がある。
【発明の概要】
【０００４】
本部分の目的は、本発明の実施例のいくつかの態様を概説し、いくつかの好ましい実施例を簡単に紹介することである。本部分、要約及び発明の名称の目的を曖昧にすることを避けるために、本部分及び本願の要約と発明の名称に一部の簡略化又は省略が行われる場合があるが、このような簡略化又は省略は、本発明の範囲を制限するために使用することはできない。
【０００５】
上記及び／又は既存の土柱水浸透モデルに存在する問題に鑑み、本発明を提供する。
そのため、本発明が解決しようとする技術的問題は、単一の1次元土柱装置で地下水位の模擬は困難であり、また、従来の試験に採用された1次元土柱装置の大きさがすべて固定されており、異なる高さの実験に基づいて調節することが不便であるだけでなく、占有スペースが大きく、携帯や輸送に不便であり、試験前後のセンサの取付け及び土壌層の装填時に迅速に圧密しにくく、土柱が完全に圧密されないと実験の品質に影響を与え、実験過程でサンプリング作業に不便であり、且つ実験完了後の清掃が困難であり、簡単な試験が複雑化し、試験の時間コストが高いという問題である。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の技術的解決手段を提供する。多機能土柱モデル装置であって、
モデルアセンブリ及びモデルアセンブリの底部と連通する注水アセンブリを含む土柱モデル機構と、
伸縮アセンブリを含む補助機構と、を含み、前記モデルアセンブリの下方には水位管が設けられ、前記モデルアセンブリにはさらに、注水アセンブリと固定された調節アセンブリが固定され、前記伸縮アセンブリの一方の側は調節アセンブリに嵌設され、前記伸縮アセンブリの上部には清掃アセンブリが螺合して組立てられ、前記伸縮アセンブリの下方には弾性アセンブリが固定接続され、前記弾性アセンブリにはトルクアセンブリが固定接続され、前記トルクアセンブリの両端にはいずれもロープディスクが固定接続され、前記ロープディスクの外側にはロープが巻き付けられ、前記ロープは弾性アセンブリから貫通して伸縮アセンブリに固定され、前記トルクアセンブリには２つのカムが固定接続され、２つのカムの下方は２つのプーリと嵌合され、２つのプーリの底部には同一の固定片が固定され、前記固定片は弾性アセンブリの底部に固定接続され、前記固定片の底部にはスイッチが取付けられ、前記スイッチの下方にはネジ付きディスクが設けられ、前記ネジ付きディスクには加圧アセンブリが螺合して組立てられる。
【０００７】
本発明のさらなる解決手段として、前記調節アセンブリは調節板が設けられるフレームを含み、前記フレームの下方には支持軸が設けられる調節口が開設され、前記支持軸はフレームの上方に固定され、前記調節板はボルトを介してフレームにロックされ、
前記調節板にはシュートが開設され、前記シュート内にはスライダがスライド可能に接続され、前記スライダは固定ボルトを介してシュートに固定される。
【０００８】
本発明のさらなる解決手段として、前記注水アセンブリはスライダに固定される固定部材を含み、前記固定部材には、バルブが設けられる導管が固定される。
【０００９】
本発明のさらなる解決手段として、前記モデルアセンブリはネジ付きバレルと３組のモデルバレルを含み、フレームはネジ付きバレルに固定され、前記ネジ付きバレルの内部には、下から上に金属ガスケット、第２透水性石、第２濾紙、第１透水性石及び第１濾紙により構成される濾過システムが設けられ、前記ネジ付きバレルは水位管と連通し、前記ネジ付きバレルの底部は導管と連通し、
前記モデルバレルの上下両端にはいずれも第２ネジ付きヘッドと第１ネジ付きヘッドが固定され、最も下方の第１ネジ付きヘッドはネジ付きバレルと螺合して組立てられ、他の第１ネジ付きヘッドは第２ネジ付きヘッドと螺合して組立てられ、前記第２ネジ付きヘッドにはバックルが固定され、前記調節板はバックル内に位置し、
前記モデルバレルの一方の側には封止層が嵌設されるサンプリング口が開設され、前記封止層の一方の側にはフェルールが固定され、前記調節板はフェルール内に位置し、
前記ネジ付きバレルは、ボトムバレル、複数の調節ボルト及び調節ボルトと螺合して組立てられる複数のネジ付きシートにより構成され、複数の調節ボルトはボトムバレルの下方に取付けられる。
【００１０】
本発明のさらなる解決手段として、前記清掃アセンブリはネジ付きパイプを含み、前記ネジ付きパイプの内壁の上方にはノズルが固定され、前記ネジ付きパイプの外にはブラシが固定され、前記ブラシの上方にはネジ付きパイプに固定される環状ノズルが設けられ、前記環状ノズルとノズル部材は三方弁の両端と連通し、前記三方弁はホースと連通する。
（【００１１】以降は省略されています）

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