[發明專利]一種土力學多功能聯合試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201710150799.6
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN107063883B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 劉鑫;單浩;盛柯;李之隆;洪寶寧;趙四漢
• 申請（專利權）人: 河海大學;廣東省長大公路工程有限公司
• 主分類號: G01N3/14
• 分類號: G01N3/14;G01N33/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發明公開了一種土力學多功能聯合試驗裝置及試驗方法，裝置包括模型槽、擋土墻系統、定坡機構、加載系統和可視化系統等。擋土墻系統模擬剛性擋土墻背離或推擠土體的方式，從而實現土壓力大小的變化；定坡機構實現土坡坡度的變化；加載系統對地基施加豎向荷載；可視化系統通過模型槽開口處四個頂點處的攝像頭記錄試驗過程中土體的破壞等特征并同步放映。本發明可進行擋土結構物土壓力、邊坡穩定性和地基承載力的相關試驗，較好的補充了土力學中的教學試驗課程，也為本領域技術人員分析復雜工況工程案例提供了依據。

技術領域

本發明涉及一種土力學多功能聯合試驗裝置及試驗方法，具體涉及一種擋土墻-邊坡-地基土體破壞聯合試驗裝置及試驗方法。

背景技術

在土力學實驗學習過程中，通常圍繞“顆粒分析實驗、液塑限實驗、相對密實度實驗、擊實實驗、滲透實驗、壓縮實驗、直接剪切實驗、三軸壓縮實驗”八個傳統實驗開展，主要關于如何獲取土的基本物理、力學特性，對于土體在工程中的性質特點的介紹涉及較少，較為典型的不足是土力學實驗學習內容缺乏與土力學中擋土結構物上的土壓力、邊坡穩定分析、地基承載力內容的對接，目前關于這三部分內容具體的實驗裝置較少。

在本發明之前，中國專利CN 102928296 A、CN101127169CN、CN 104153341 A和103233486 A均公開了關于擋土墻土壓力的試驗裝置，但是都無法同時綜合實驗擋土墻填土受到靜動荷載土體破壞和主動土壓力、被動土壓力和靜止土壓力變化的情況；

中國專利CN 104807746 A公開了一種可調節角度邊坡試驗臺，但是邊坡是由非土體模型模擬，無法真實演示邊坡不同條件下出現土體破壞情況；

中國專利CN 103485371 A和CN101707024均公開了關于地基承載力的試驗裝置，但是對于地基土破壞時的受力僅考慮了靜載情況，未考慮動載情況。

以上專利均為考慮單一工況下的試驗裝置，擋土墻-邊坡-地基土體破壞聯合試驗裝置及試驗方法尚未被關注和研究，這部分實驗內容的缺失，難以深刻理解該內容的基本原理與工程應用，上述不足之處不僅對于土力學的學習較為不利，也難以滿足本領域的技術人員對擋土結構物的土壓力、邊坡穩定性和地基承載力的理論與試驗分析的要求。

發明內容

針對以上所述的試驗裝置及方法的缺失和試驗研究的不足，本發明的目的是提供一種土力學多功能聯合試驗裝置及試驗方法，本發明可演示土體在動靜荷載下擋土墻靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力的分布；動靜荷載下以及邊坡受滲流影響時邊坡穩定性情況；以及靜動荷載作用下天然地基破壞的主要形式和觀察振動荷載引發砂土液化對地基承載力的影響；通過室內實驗，初步測算相應的擋土墻上土壓力大小、邊坡穩定安全系數、地基承載力和繪制P-s曲線。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種土力學多功能聯合試驗裝置，包括：頂部開口的模型槽，用于填筑土體并形成土坡；模型槽包括鋼板框架，以及連接在鋼板框架兩側的透明有機玻璃側板；

還包括擋土墻機構、定坡機構以及加載機構，其中：

所述擋土墻機構設置在模型槽內一端，包括：第一擋板，設置于模型槽內，與模型槽兩側的透明有機玻璃側板及底板保持貼合并可相對滑動；啟閉器，與所述第一擋板連接；第一擋板接觸土體的一側設有土壓力檢測機構，包括4個土壓力盒，4個土壓力盒分別豎向等間距均勻固定在一有機玻璃板中間位置上，有機玻璃板固定在第一擋板上，各土壓力盒上通過引線與應變儀連接；

定坡機構，設置在模型槽內相對擋土墻機構的另一端，包括：第二擋板，第二擋板的底部兩端通過對稱設置的轉動螺栓可轉動的連接在兩片透明有機玻璃側板之間，第二擋板的上部一側設有用于限制第二擋板轉動角度的限位機構，包括：對稱設置在透明有機玻璃側板上的兩個弧形定位滑軌，弧形定位滑軌上連接限位螺栓；