[發明專利]試驗室內對土壓力進行模擬的加載系統及模擬方法

有效

• 申請號: 201210096782.4
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102620992A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 吳鋒;周國然;邱松
• 申請（專利權）人: 中交上海三航科學研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 郭玲

技術領域

本發明涉及的是試驗室內對大比例堆載的土介質進行水平向加載來模擬現實中土介質的壓力分層分布情況的加載系統及模擬方法。

背景技術

在土木工程建設的過程中，常常要對土介質中的壓力分布進行研究，許多工程上需要解決的問題都與土層中的壓力分布有關，例如邊坡穩定問題、樁土間相互作用問題以及樁基承載力問題等。但是目前常見的研究手段為通過小比例模型試驗來進行研究，但是當模擬的對象存在土介質時，重力成為一個比較難以模擬的物理量，而重力又是導致土體與結構受力變形和破壞的一個基本因素，其固結沉降、對結構的側向土壓力等都是直接由重力產生的。這在小比例的模型試驗中很難模擬，這就需要大比例的土介質作為試驗對象，并對大比例巖土層施加荷載進行土壓力模擬。

目前國內關于土壓力加載常見的是小比例的模型試驗加載土壓力，尚未見到對大比例巖土介質進行土壓力模擬加載。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一套在試驗室內對大比例堆載的土介質進行水平向加載來模擬現實中土介質中的壓力分層分布情況的加載系統及模擬方法。

為了解決上述問題，本發明提供了一種試驗室內對土壓力進行模擬的加載系統，所述加載系統安裝在一試驗坑內，所述試驗坑內設有試驗土，所述加載系統包括加載作動器，所述加載作動器的一端安裝在作動器安裝底座上，所述作動器安裝底座安裝在所述試驗坑的墻上，所述加載作動器沿豎直方向多層分布，每層加載作動器為沿水平方向均勻分布的多個，所述加載作動器的另一端通過傳力桿與可前后運動的水平加載梁的后側連接，所述水平加載梁沿豎直方向多層分布形成土壓力加載面，所述水平加載梁的層數和加載作動器的層數相同，均與試驗土中的各土層相對應，所述水平加載梁的前方為所述試驗土。

優選地，所述試驗坑為一矩形試驗坑，所述作動器安裝底座安裝在所述試驗坑的短邊墻上。

優選地，還包括側面安裝滑槽和底面安裝滑槽，所述土壓力加載面可沿側面安裝滑槽和底面安裝滑槽前后運動。

優選地，還包括導向裝置，所述導向裝置安裝在水平加載梁的后側，所述導向裝置包括導軌和導向塊，所述導向塊和導軌相對滑動。

優選地，所述水平加載梁的后方設有帶孔墻體，所述傳力桿穿過帶孔墻體與水平加載梁相連接。

本發明還提供了一種試驗室內對被動土壓力進行模擬的加載方法，其包括以下步驟：

1)在試驗坑內堆載需要模擬的試驗土，在堆載過程中，保證土壓力加載面的位置不被試驗土推動；

2)在所述試驗土堆載完成后，在需要模擬的一個土層上設置壓力傳感器，所述土層對應的加載作動器逐漸增加荷載，使得所述土層對應的加載梁向前運動推動所述土層，直至所述土層變形過大而破壞；

3)通過所述壓力傳感器獲得該土層破壞時的被動土壓力；

4)返回步驟1)，重復步驟1)至3)，獲得需要模擬的另一個土層破壞時的被動土壓力。

優選地，在步驟1)中，所述土壓力加載面后方設有牛腿和支撐墻，對土壓力加載面提供支撐，以保證土壓力加載面的位置不被試驗土推動。

優選地，在步驟1)中，在堆載過程中，通過逐漸增加加載作動器的荷載以保證土壓力加載面的位置不被試驗土推動。

本發明還提供了一種試驗室內對主動土壓力進行模擬的加載方法，其包括以下步驟：

1)將加載作動器推出一定距離，然后在試驗坑內逐步堆載需要模擬的試驗土，在堆載過程中，逐漸增加各層加載作動器的荷載以保證土壓力加載面的位置不被土層推動；

2)在所述試驗土堆載完成后，在需要模擬的一個土層上設置壓力傳感器，所述土層對應的加載作動器逐漸減少荷載，使得所述土層對應的加載梁被所述土層向后推動，直至所述土層變形過大而破壞；

3)通過所述壓力傳感器獲得該土層破壞時主動土壓力；

4)返回步驟1)，重復步驟1)至3)，獲得需要模擬的另一個土層破壞時的主動土壓力。

本發明提供的試驗室內對土壓力進行模擬的加載系統及模擬方法，將大比例的土介質作為試驗對象，并對大比例巖土層施加荷載進行模擬，可獲得試驗土中每個土層的被動土壓力和主動土壓力，其模擬結果更加接近現實中大比例土介質中土層壓力的真實情況。

附圖說明

圖1為本發明加載系統的立體結構示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為本發明去除試驗坑墻體后的系統側視圖。

圖4為本發明未放置碼頭結構和試驗土時剖開側面墻體后的軸視圖。

圖5為本發明中導向裝置的示意圖。