[發明專利]非飽和原狀黃土邊坡土壓力拉桿式測試裝置與測試方法

無效

• 申請號: 201210246568.2
• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN103541339A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 黃雪峰;陳正漢;胡燕妮
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: E02D1/02
• 分類號: E02D1/02
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 劉繼春

1.一種非飽和原狀黃土邊坡土壓力拉桿式測試裝置，其特征在于：包括錨桿、鋼筋應力計、錨固板及數據采集箱；鋼筋應力計兩端焊接于錨桿，錨桿一端與錨固板固定連接，另一端錨固在錨固樁上，鋼筋應力計經數據線與數據采集箱連接。

2.如權利要求1所述的一種非飽和原狀黃土邊坡土壓力拉桿式測試裝置，其特征在于：錨桿錨固在錨固樁上，錨桿另一端用錨固板錨固在削坡后垂直邊坡的臨空面上，由固定螺母固定。

3.如權利要求1或2所述的一種非飽和原狀黃土邊坡土壓力拉桿式測試裝置，其特征在于：錨桿和鋼筋應力計的外圍設有套管。

4.如權利要求3所述的一種非飽和原狀黃土邊坡土壓力拉桿式測試裝置，其特征在于：套管為PVC管。

5.如權利要求3所述的一種非飽和原狀黃土邊坡土壓力拉桿式測試裝置，其特征在于：鋼筋應力計是應變式埋入鋼筋應力計。

6.一種應用拉桿式測試裝置測試非飽和原狀黃土邊坡土壓力的方法，其特征在于：利用非飽和原狀黃土邊坡土壓力拉桿式測試裝置與錨固樁，將錨桿、鋼筋應力計與套管，按照設計方案埋設于原狀黃土邊坡中，對非飽和原狀黃土邊坡土壓力進行測試；包括步驟如下：

A、距離原有邊坡坡頂邊緣約15?m處挖設直徑0.8?m、深度與邊坡同高的探井；按照設計距離，從邊坡土體側面用洛陽鏟橫向打水平孔，水平孔從邊坡處一直延伸至探井與探井垂直對接；所有水平孔位于同一豎向平面，

B、水平孔中插入PVC套管；將焊接有錨桿的鋼筋應力計，插入PVC套管中；將鋼筋應力計與數據采集線相連，數據采集線另一端與數據采集箱連接；

C、探井中布置鋼筋籠，錨桿一端與探井中鋼筋籠固定連接，探井中澆注混凝土；

D、從原有邊坡自上而下逐步垂直削坡，削至第一個錨桿處，用錨桿拉拔儀拉緊錨桿使之剛好受力，加錨定板用螺栓固定該點；沿該點處臨空面垂直卸載削坡，鋼筋應力計的應變也隨之改變，直接測得鋼筋應力計的受力大小；

E、重復步驟D，即削出一段垂直邊坡臨空面；將測得的鋼筋應力計微應變經公式（1）至公式（5）換算，得出該測點錨桿所受的拉力及該測點的土壓力；經過修正得到非飽和原狀黃土垂直高邊坡的土壓力強度分布特征曲線。

7.如權利要求6所述的一種應用拉桿式測試裝置測試非飽和原狀黃土邊坡土壓力的方法，其特征在于：鋼板上實測土壓力強度由下式計算：

?(1)

式中：為測點處鋼板上的土壓力強度；F為鋼筋應力計測得的拉力；A為鋼板的面積0.1?m²；

利用公式（4），計算出當=0的深度，即應力擴散影響深度，在此深度處的平面上利用公式（2）,（3）計算，=0的位置，即在X,Y軸上的應力擴散面積，從而得出土壓力的應力擴散影響面積；等效面積，等效換算系數，邊坡真實土壓力；

由粘彈性空間半無限體內部深度h處受突加豎向集中力作用的解：

?

是計算推導的系數，無具體物理意義；土體Kelvin模型系數，剪切模量G_K=3MPa，阻尼系數η_K=200MPa·d；體積彈性模量K=22MP；r?為集中力的作用線到計算點的水平距離為集中力的作用深度，在此取h=0；

計算在Z軸上Z=z₀時，σ_z=0；在Z=z₀的XOY平面上當Y=y₀、X=x₀時，σ_y=0、σ_x=0，從而得到應力擴散范圍，把應力擴散的錐形體用與其同等長度的矩形等體積換算，換算得到的矩形XOY面上的截面積與鋼板面積的比值就為修正系數β；在計算時取h=0，由計算得β=0.0318，故得修正后的邊坡真實土壓力強度：

?(5)。