[實用新型]非飽和原狀黃土邊坡土壓力拉桿式測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220345105.7
• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN202730734U
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃雪峰;陳正漢;胡燕妮
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00
• 代理公司: 甘肅省知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心 62100
• 代理人: 劉繼春

技術(shù)領(lǐng)域????

本實用新型屬于巖土工程領(lǐng)域中一種實測邊坡土壓力的裝置，主要用于測試非飽和原狀黃土垂直邊坡土壓力大小及變化規(guī)律，具體地說本實用新型涉及非飽和原狀黃土邊坡土壓力拉桿式測試裝置。

背景技術(shù)??

土壓力是土與支護結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果。傳統(tǒng)的設(shè)計理論根據(jù)擋土結(jié)構(gòu)變位的方向和大小，僅考慮三種極限狀態(tài)下的土壓力，即主動、被動和靜止土壓力。由于庫倫(1773)和郎肯(1857)的古典土壓力理論使用簡單而被廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計中。然而由于這些古典土壓力理論基于完全彈性、平面滑裂面假定等假設(shè)，使得實際土壓力與設(shè)計有一定的偏差。

庫侖理論假設(shè)土的黏聚力為零，缺點是對于黏性土必須采用等代摩擦角，誤差較大；對于層狀土尚要簡化等代為均質(zhì)土才能計算，而當(dāng)有地下水時，特別是有滲流效應(yīng)時，庫侖理論是不適用的。

朗肯理論則不僅適用于砂土、黏性土、均質(zhì)土或?qū)訝钔粒策m用于有地下水及滲流效應(yīng)的土層。其理論上假設(shè)地面為水平，墻面為豎直，但假設(shè)墻與土體之間不存在摩擦力，使計算的主動土壓力偏大，被動土壓力偏小，因此其計算結(jié)果偏于保守。

傳統(tǒng)的土壓力模型是通過飽和土的抗剪強度模型來建立的，非飽和原狀黃土的抗剪強度包括有效粘聚力????????????????????????????????????????????????、有內(nèi)效摩擦角、基質(zhì)吸力及黃土的結(jié)構(gòu)強度，其抗剪強度與傳統(tǒng)的抗剪強度理論有較大區(qū)別，故傳統(tǒng)的土壓力計算理論不能再滿足非飽和原狀黃土邊坡的計算要求。

許多學(xué)者就土壓力問題做了大量的試驗研究，但試驗中所針對的都是重塑土；對于原狀砂性土的力學(xué)性狀與擾動后的差別并不是很大，但擾動后的非飽和黃土與其原狀時的力學(xué)性能相差很大，并且這種原狀的力學(xué)特性在短期之內(nèi)不能恢復(fù)。

測試土壓力中采用剛性支擋結(jié)構(gòu)和土壓力盒很難能準確的測量出土體真實的土壓力。剛性擋墻受力后，由于擋墻的剛度很大，墻背各點是不可能又相對獨立的位移。而柔性支擋結(jié)構(gòu)已被廣泛的應(yīng)用到工程中，其結(jié)構(gòu)與土的作用所產(chǎn)生的土壓力分布和大小與剛性支擋結(jié)構(gòu)完全不同。

因此本實用新型專利測試黃土邊坡土壓力采用了柔性支擋結(jié)構(gòu)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種非飽和原狀黃土邊坡土壓力拉桿式測試裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單；相對于剛性擋墻方法經(jīng)濟合理，能夠準確測試原狀黃土邊坡土壓力。

本實用新型的實現(xiàn)目的所采取的技術(shù)方案是：一種非飽和原狀黃土邊坡土壓力拉桿式測試裝置，包括錨桿、鋼筋應(yīng)力計、錨固板及數(shù)據(jù)采集箱；鋼筋應(yīng)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(yīng)力計經(jīng)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集箱連接。

使用時錨桿錨固在錨固樁上作為固定端，錨桿另一端用錨固板錨固在削坡后垂直邊坡的臨空面上，用固定螺母擰緊。

所述鋼筋應(yīng)力計是應(yīng)變式埋入鋼筋應(yīng)力計。

為消除錨桿和鋼筋應(yīng)力計與土體的摩擦，用PVC管作為錨桿和鋼筋應(yīng)力計的套管。

非飽和原狀黃土土壓力目前的研究還處于半經(jīng)驗半理論層面，計算結(jié)果往往與實際情況不否。本實用新型可以很好解決非飽和原狀黃土邊坡土壓力測試這一難點問題，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，能夠測試非飽和原狀黃土邊坡土壓力大小及分布情況。

應(yīng)用本實用新型時一種全新測試土壓力方法，采用柔性支擋結(jié)構(gòu)，對自然邊坡進行垂直切削的方式，使邊坡表面土體各測點可以相對獨立的位移，測試非飽和黃土邊坡的土壓力與分布形式。本實用新型方法實施簡單，相對剛性擋墻經(jīng)濟合理；與傳統(tǒng)擋墻和土壓力盒測試方法不同，能夠準確直接測量原狀非飽和黃土邊坡土壓力。這種實測方法是原狀黃土土壓力測試的一種全新嘗試。

本實用新型使用時，用混凝土樁作為錨固錨桿和鋼筋應(yīng)力計一端的錨固樁，錨桿和鋼筋應(yīng)力計的另一端錨固在邊坡的臨空面處，對黃土邊坡進行自上而下垂直切減，把試驗的自然原邊坡削坡成垂直邊坡，在削坡過程中，由于對原邊坡的大量卸荷，土體應(yīng)力釋放對錨固鋼板產(chǎn)生作用力，垂直邊坡產(chǎn)生側(cè)向即橫向水平位移，使錨桿和鋼筋應(yīng)力計產(chǎn)生應(yīng)變，故便可以測得應(yīng)力計的拉力，即為此測點的土壓力；還可測得錨固鋼板上的土壓力強度，經(jīng)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。

在邊坡坡頂和錨固樁樁身頂部設(shè)置位移觀測點，以便觀測邊坡和樁的位移情況。

附圖說明????

圖1?是挖設(shè)探井、洛陽鏟水平向打孔的示意圖；

圖2是水平向孔洞中插入PVC管、錨桿及鋼筋應(yīng)力計的示意圖，