1.本实用新型涉及一种地下筒仓浮力研究领域；尤其涉及一种地下筒仓模型装置及筒仓模型浮力测定系统。
背景技术：2.随着我国城镇化进程的不断加快，城市土地资源越发稀缺，通过利用地下空间，可以实现更高效益的空间换地，同时提升城市基础设施以及生活服务设施的贡献程度。城市的全方位、立体式的开发有利于保护生态环境和节约自然资源，是城市可持续发展的合理有效途径。
3.因此，近年来，在储粮或其它领域，出现了将地上筒仓设置成地下筒仓的模式，即在地下建设筒仓，来实现储粮需求。然而地下筒仓与地上筒仓的受力完全不同，地下水渗过地层后会对地下筒仓的筒底和筒壁产生水压力，不同土体类型、渗透系数、水力梯度、渗流时间等因素对孔隙水压力的影响是不同的，这些影响关系对将来地下筒仓的结构设计比较关键，目前缺少能够研究这类因素相互影响的测定系统。
技术实现要素：4.本实用新型的目的在于提供一种可以测量地下筒仓模型所受地下水浮力的筒仓模型浮力测定系统；本实用新型的目的还在于提供一种该筒仓模型浮力测定系统中所使用的地下筒仓模型。
5.为解决上述技术问题，本实用新型中地下筒仓模型装置的技术方案如下：
6.进一步的，一种地下筒仓模型装置，包括使用时用于埋于土层中的筒仓模型，筒仓模型包括筒壁和通过柔性防水套连接于所述筒壁底部的筒底，筒壁上连接有上端用于与相应约束支架相连的筒壁定位支架，筒底上端连接有上端用于与约束支架相连的传力杆，传力杆上串连有测力传感器。
7.进一步的，筒壁外周贴设有沿上下方向间隔布置的应变片。
8.进一步的，所述柔性防水套由橡胶波纹管制成。
9.进一步的，筒底为上大下小的锥形结构，传力杆包括竖向布置的主杆部分，主杆部分的下端通过至少两个分叉布置的支杆与筒底上端相连，测力传感器串连于主杆部分上。
10.本实用新型中，筒仓模型浮力测定系统的技术方案为：
11.筒仓模型浮力测定系统，包括地下筒仓模型装置和底部设置有进水口、顶部设置有出水口的模型池，地下筒仓模型装置包括使用时置于模型池内的筒仓模型，筒仓模型外周与模型池内壁之间具有用于填充土层的填土空间，筒仓模型包括筒壁和通过柔性防水套连接于所述筒壁底部的筒底，筒仓模型测定系统还包括位于模型池上侧的约束支架，筒壁上连接有上端与约束支架相连的筒壁定位支架，筒底上端连接有上端与约束支架相连的传力杆，传力杆上串连有测力传感器。
12.进一步的，筒仓模型外围的土层中设置有沿上下方向间隔布置的土压力盒，筒仓
模型浮力系统还包括多个沿上下方向间隔设置于土层中的孔压传感器，筒壁外周贴设有沿上下方向间隔布置的应变片。
13.进一步的，约束支架通过连接支架与模型池上端相连。
14.进一步的，所述柔性防水套由橡胶波纹管制成。
15.进一步的，筒底为上大下小的锥形结构，传力杆包括竖向布置的主杆部分，主杆部分的下端通过至少两个分叉布置的支杆与筒底上端相连，测力传感器串连于主杆部分上。
16.进一步的，筒仓模型浮力测定系统还包括集水池和高度高于所述集水池的供水池，供水池通过供水管与进水口相连，所述出水口通过出水管与集水池相连。
17.本实用新型的有益效果为：使用时，筒仓模型置于模型池内，在筒仓模型与模型池之间的填土空间内填充土层，从而模拟真实的地下筒仓环境，由进水口向模型池内充水，模拟真实土层中的静水环境及地下水竖向渗流，筒底通过柔性防水套与筒壁相连，筒底相对筒壁具有一定范围内的可竖向活动范围，消除筒壁与土层之间摩擦阻力对筒底浮力测力的的影响，在筒底受到竖向浮力作用后，通过传力杆上的测力传感器可以测力到筒底所受到的浮力。
18.进一步的，土压力盒、应变片测定不同深度土压力值和筒壁不同位置的模型应变，孔压传感器测力静水环境及地下水竖向渗流作用下土层的内部孔隙水压力，结合测量得到的筒底浮力，可以分析土体类型、渗透系数、水力梯度、渗流时间等因素对孔隙水压力的影响。
附图说明
19.通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应地标号表示相同或对应地部分，其中：
20.图1是本实用新型的一个实施例的结构示意图；
21.图2是图1中筒底与筒壁的连接示意图；
22.附图标记说明：1、模型土；2、回填土；3、筒仓模型；4、传力杆；5、筒壁定位支架；6、测力传感器；7、约束支架；8、孔压传感器；9、应变片；10、土压力盒；11、出水管；12、集水池；13、供水管；14、供水池；15、加水管；16、筒壁；17、筒底；18、主杆部分；19、支杆；20、连接支架；21、金属绑带；22、柔性防水套；23、进水口；24、出水口。
具体实施方式
23.为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
24.需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。
25.本实用新型中筒仓模型浮力测定系统的实施例如图1~2所示：包括地下筒仓模型
装置、模型池1和供水集水系统。
26.地下筒仓模型装置包括使用时置于模型池内的筒仓模型3，筒仓模型外周与模型池内壁之间具有用于填充土层的填土空间，本实施例中的土层由回填土2构成。筒仓模型包括筒壁16和通过柔性防水套22连接于筒壁底部的筒底17，柔性防水套22由橡胶波纹管制成，柔性防水套22的上端套连于筒壁下端，柔性防水套22的下端套连于筒底上端，且柔性防水套22的上端通过金属绑带21与筒壁下端固定，柔性防水套22的下端通过金属绑带与筒底上端固定。筒壁16和筒底17均由塑料板材料制成。
27.筒仓模型测定系统还包括位于模型池上侧的约束支架7，约束支架7为一个横梁结构，约束支架通过连接支架20与模型池1上端相连。筒壁上连接有上端与约束支架相连的筒壁定位支架5，筒底上端连接有上端与约束支架相连的传力杆4，传力杆上串连有测力传感器6。本实施例中，筒壁定位支架5的长度可调。
28.筒底17为上大下小的锥形结构，传力杆包括竖向布置的主杆部分18，主杆部分18的下端通过至少两个分叉布置的支杆19与筒底上端相连，测力传感器6串连于主杆部分上。
29.筒仓模型外围的土层中设置有沿上下方向间隔布置的土压力盒10，筒仓模型浮力系统还包括多个沿上下方向间隔设置于土层中的孔压传感器8，筒壁外周贴设有沿上下方向间隔布置的应变片9。孔压传感器8的上下分布范围要大于筒仓模型的高度，位置靠下的孔压传感器临近模型池的池底。
30.模型池的池壁下端设置有进水口23，模型池的池壁上端设置有出水口24，供水集水系统包括集水池12和高度高于所述集水池的供水池14，供水池14通过供水管13与进水口相连，出水口24通过出水管11与集水池相连。供水集水系统还包括用于向供水池供水的加水管15，加水管的水源可以是集水池中的水过滤得到，也可以是采用其它水源。
31.使用时，通过筒壁定位支架将筒仓模型置于模型池中，可以通过调整筒壁定位支架的长度来调整筒仓模型的高低，从而调整筒仓模型在土层中的深度，筒底通过传力杆与约束支架相连，在筒仓模型与模型池之间填上回填土，回填土形成土层。供水池中的水依靠重力经进水口渗入到土层中，以模拟土层中静水环境及地下水的竖向渗流。筒底通过柔性防水套与筒壁相连，筒底在竖向上相对筒壁可以有一定的活动空间，从而可以消除筒壁所受土层摩擦力对筒底所受浮力测量的影响，通过传力杆上的测力传感器可以实现筒底浮力即模型筒仓浮力的精确测量。土压力盒、应变片测定不同深度土压力值和不同位置的模型应变，孔压传感器即孔隙水压力传感器可以实测不同位置静水环境及地下水竖向渗流作用下土层内部的孔隙水压力。结合测得的模型筒仓浮力，分析土体类型、渗透系数、水力梯度、渗流时间等因素对孔隙水压力的影响，查明孔隙水压力时空传递规律，揭示孔隙水压力与静水压力的对应关系，探究不同回填土体中孔隙水压力变化对筒仓浮力的影响机制。在本实用新型的其它实施例中：柔性防水套也可以是不同的等径的橡胶柔性套。
32.地下筒仓模型装置的实施例如图1~2所示：
33.地下筒仓模型装置的具体结构与上述各筒仓模型浮力测定系统实施例中所述的地下筒仓模型装置相同，在此不再详述。
34.在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通
过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。
36.另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
37.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
技术特征：1.地下筒仓模型装置，其特征在于：包括使用时用于埋于土层中的筒仓模型，筒仓模型包括筒壁和通过柔性防水套连接于所述筒壁底部的筒底，筒壁上连接有上端用于与相应约束支架相连的筒壁定位支架，筒底上端连接有上端用于与约束支架相连的传力杆，传力杆上串连有测力传感器。2.根据权利要求1所述的地下筒仓模型装置，其特征在于：筒壁外周贴设有沿上下方向间隔布置的应变片。3.根据权利要求1所述的地下筒仓模型装置，其特征在于：所述柔性防水套由橡胶波纹管制成。4.根据权利要求1~3任意一项所述的地下筒仓模型装置，其特征在于：筒底为上大下小的锥形结构，传力杆包括竖向布置的主杆部分，主杆部分的下端通过至少两个分叉布置的支杆与筒底上端相连，测力传感器串连于主杆部分上。5.筒仓模型浮力测定系统，其特征在于：包括地下筒仓模型装置和底部设置有进水口、顶部设置有出水口的模型池，地下筒仓模型装置包括使用时置于模型池内的筒仓模型，筒仓模型外周与模型池内壁之间具有用于填充土层的填土空间，筒仓模型包括筒壁和通过柔性防水套连接于所述筒壁底部的筒底，筒仓模型测定系统还包括位于模型池上侧的约束支架，筒壁上连接有上端与约束支架相连的筒壁定位支架，筒底上端连接有上端与约束支架相连的传力杆，传力杆上串连有测力传感器。6.根据权利要求5所述的筒仓模型浮力测定系统，其特征在于：筒仓模型外围的土层中设置有沿上下方向间隔布置的土压力盒，筒仓模型浮力系统还包括多个沿上下方向间隔设置于土层中的孔压传感器，筒壁外周贴设有沿上下方向间隔布置的应变片。7.根据权利要求5所述的筒仓模型浮力测定系统，其特征在于：约束支架通过连接支架与模型池上端相连。8.根据权利要求5所述的筒仓模型浮力测定系统，其特征在于：所述柔性防水套由橡胶波纹管制成。9.根据权利要求5所述的筒仓模型浮力测定系统，其特征在于：筒底为上大下小的锥形结构，传力杆包括竖向布置的主杆部分，主杆部分的下端通过至少两个分叉布置的支杆与筒底上端相连，测力传感器串连于主杆部分上。
技术总结本实用新型涉及一种地下筒仓模型装置及筒仓模型浮力测定系统，筒仓模型浮力测定系统包括地下筒仓模型装置和底部设置有进水口、顶部设置有出水口的模型池，地下筒仓模型装置包括使用时置于模型池内的筒仓模型，筒仓模型外周与模型池内壁之间具有用于填充土层的填土空间，筒仓模型包括筒壁和通过柔性防水套连接于所述筒壁底部的筒底，筒仓模型测定系统还包括位于模型池上侧的约束支架，筒壁上连接有上端与约束支架相连的筒壁定位支架，筒底上端连接有上端与约束支架相连的传力杆，传力杆上串连有测力传感器。本实用新型提供了一种可以测量地下筒仓模型所受地下水浮力的筒仓模型浮力测定系统及该筒仓模型浮力测定系统中所使用的地下筒仓模型。用的地下筒仓模型。用的地下筒仓模型。
技术研发人员：杨博 马天鹤 马友楼 王建运
受保护的技术使用者：河南工业大学
技术研发日：2022.01.11
技术公布日：2022/7/5
