水工模型试验拼装式地形模拟装置

摘要

本发明公开了一种水工模型试验拼装式地形模拟装置，包括地形模拟支架，地形模拟支架的顶端自下而上依次安装有筋网层、毛毡层以及防水层；地形模拟支架的结构，包括安装在模拟区域的若干可调支座，相邻可调支座的下部之间通过横梁连接，筋网网安装在所有可调支座的顶端。本发明用于水工模型试验的地形模拟中，能够在保证模型精度的条件下，快速、高效的完成地形的模拟布置，并且能够进行拼装拆卸，重复利用。

说明书

技术领域

本发明涉及水工模型技术领域，特别是一种用于对复杂地形进行模拟用的装置。 

背景技术

水利工程因其规模庞大，并且失事后造成严重的灾难而被人们广泛重视，人们不断加强对水利工程的研究和探索。目前对于水利工程的研究以水工模型试验为最主要的研究手段。模型试验有着公认的实际意义和科学价值，例如按特定相似准则设计的水工模型试验，可以预演或重演现实中各种复杂的溃坝泥石流和水流运动现象，达到检验设计方案的可靠性和准确性、优化工程布置和体型的目的。

水利工程一般多修建在山区和丘陵地区，地形条件复杂。传统的制作模型地形的方法是先在模型区域布设足够密集的特征地形点，通过往模型中填充沙子、水泥或砖头等固体材料来达到地形起伏的效果。在固体材料填充到一定高度后，需要人工用水泥砂浆对填充材料进行抹面处理，以便使模型表面成为一个连续的地形；抹面时需要使用水准仪实时进行地面高程的监测，保证地形制作的精确性。此种制作地形模型的方法费时费力、工序繁杂、效率低下。另外，在试验完成后，需对模型进行拆除，由于这些填充材料不能重复利用，因此需要对大量的固体材料进行处理，造成了巨大的资源浪费。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种拼装式的地形模拟装置，能够在保证模型精度的条件下，快速、高效的完成地形的模拟布置，并且能够进行拼装拆卸、重复利用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是： 

水工模型试验拼装式地形模拟装置，包括地形模拟支架，地形模拟支架的顶端自下而上依次安装有筋网层、毛毡层以及防水层；所述地形模拟支架包括安装在模拟区域的若干可调支座，相邻可调支座的下部之间通过横梁连接，所述筋网网安装在所有可调支座的顶端；

所述可调支座包括带底盘的伸缩套筒，伸缩套筒的顶端通过支撑立柱连接有可调顶座；所述可调顶座包括平板型顶座和垂直可调顶座底端面设置的连接板；所述支撑立柱的顶端开设有插放连接板并横向贯穿支撑立柱顶端的凹槽，所述连接板通过相配装的定位螺栓和螺母定位在凹槽中；所述横梁连接在相邻可调支座的伸缩套筒之间，筋网网安装在所有可调支座的平板型顶座上端面。

本发明所述可调支座的改进在于：所述支撑立柱凹槽两侧的支臂上顺应凹槽方向对称设置有用于顶紧定位螺栓的加固螺栓。

本发明所述可调支座的改进在于：所述支撑立柱的底端与伸缩套筒的顶端螺纹连接。

本发明所述可调支座的进一步改进在于：所述伸缩套筒包括至少两节相互套接的套筒，位于下方的套筒外壁上设置有用于定位上方套筒的顶丝。

本发明所述可调支座的改进在于：所述平板型顶座为圆形平板结构，圆形平板顶座的周边匀布有若干用于固定筋网网的通孔。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明通过拼装式安装方法组建地形模拟支架，再在支架上安装支撑上部物体的筋网网、毛毡层及防止漏水的防水层，提高了建模速度，使水工模型试验实现了机械化生产，使专业化的模型地形制作转变为容易操作的大众模式。另外，本发明在模拟地形时通过调节可调支座的排列密度、高低及方向即可大概模拟出地形的谷峰、坡度及地形走向，再在地形上进行水工试验即可，非常方便。试验完成后依次拆除即可，不仅不存在固体废弃物，而且还可重复利用，实现了资源利用最大化和污染零排放。

本发明中采用可调支座灵活性和机动性高，可以适应任何地形条件，通过转动可调顶座的方向即可模拟任意地形的走向和倾斜坡度，方法简便灵活；与可调顶座配套的伸缩套筒可精确地模拟地形高程，减小了传统方法中人工水泥抹面的人为误差，并且能够通过调节伸缩套筒达到模拟地形高度变化的目的。在支撑立柱凹槽两侧的支臂上设置的加固螺栓用于顶紧定位螺栓，保证可调顶座的稳定性。支撑立柱与伸缩套筒采用螺纹连接方式，使得可调顶座能够在水平上360度旋转。平板型顶座设置为圆形平板状结构并结合周边设置的通孔，方便在使用过程中与筋网网之间连接固定。

附图说明

图1为本发明所述地形模拟支架的结构示意图。

图2为本发明所述可调支座的结构示意图。

其中：1.底盘，2.伸缩套筒，3.支撑立柱，31.支臂，4.可调顶座，41.连接板，42.通孔，43.平板型顶座，5.定位螺栓，6.加固螺栓，7.顶丝，8.横梁，9、可调支座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

一种水工模型试验拼装式地形模拟装置，包括地形模拟支架，地形模拟支架的顶端自下而上依次安装有筋网层、毛毡层以及防水层；地形模拟支架的结构如图1所示，包括安装在模拟区域的若干可调支座9，相邻可调支座的下部之间通过横梁8连接，筋网网安装在所有可调支座的顶端。

本发明中可调支座的结构如图2所示。包括底盘1、伸缩套筒2、支撑立柱3和可调顶座4；底盘1焊接在伸缩套筒的底端，并与伸缩套筒垂直设置；支撑立柱3螺纹连接在伸缩套筒2的顶端，可调顶座4安装在支撑立柱3上。

可调顶座4包括平板型顶座43和连接板41，连接板41垂直设置在可调顶座的底端面上。本发明中的平板型顶座43为圆形平板结构，圆形平板顶座的周边匀布有若干通孔42，用于固定筋网网。当然，平板型顶座的形状还可以是方形等其他形状的平板型结构。

支撑立柱3的顶端开设有凹槽，凹槽横向贯穿支撑立柱的顶端设置，用于插放连接板41。连接板41通过相配装的定位螺栓5和螺母定位在凹槽中，连接板的底部设置有配装定位螺栓的过孔，连接板与定位螺栓之间采用过盈配合方式安装，以保证连接板和定位螺栓之间不会产生相对位移。定位螺栓5垂直凹槽方向穿接在凹槽两侧的支臂中，伸出支臂的另一端配装防滑扣螺母。支撑立柱的支臂31上顺应凹槽方向还对称设置有加固螺栓6，用于顶紧定位螺栓，防止与定位螺栓配装的可调顶座在受力时定位螺栓受力转动，影响地形坡度的设置。

本实施例中的伸缩套筒包括两节相互套接的套筒，位于下方的套筒外壁上设置有顶丝7，用于定位上方套筒。当然也可以是多节套筒相互套接。

本发明用于制作地形模型时，首先在试验室将模型区域依据实际地形高度和走势，将模型区域划分为若干横竖垂直的正交网格，并在地面进行网格布线。地形平缓的地方网格稀疏，地形陡峭的地方网格加密。

其次，在地形图上找出每个网格节点的高程值，并将可调支座安装在网格节点处，依据各节点处的高度调节伸缩套筒的长度至相应的地形高程；再在地形图上测量出每个网格节点的地形走向，依据地形走向调节可调顶座的方向，使之与地形相吻合；在确定好高度的相邻可调支座之间通过安装横梁将可调支座连接为一个整体结构的地形模拟支架。

在调节可调顶座方向的过程中，可调顶座在垂直方向的角度调节通过转动定位销轴实现，并用防滑扣螺母将定位销轴和可调顶座的连接板固定锁死在支撑立柱上；可调顶座在水平方向的角度调节通过伸缩套筒与支撑立柱的螺纹连接位置进行调节。

最后在稳固好的地形模拟支架上自下而上依次铺设筋网网、毛毡层以及防水层，筋网网通过相配装的螺栓和螺母安装在地形模拟支架中可调支座的可调顶座上，相配装的螺栓和螺母串接在通孔中将平板型顶座和筋网网连接在一起。

在建设好的本发明上，即可进行水工模型试验工作。

试验完成后，可将本发明依次进行拆卸，重新用于其它地形的模型试验。