[發明專利]一種土拱效應模型試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201710313031.6
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN106908587B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 宋修廣;董行;陳奇;劉輝;李進;孫潤生;張宏博;劉源;萬立堯
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種土拱效應模型試驗裝置及試驗方法，包括支架，所述支架上支撐模型盒，所述模型盒上部開口，模型盒底部設置可移動的第一底板和第二底板，所述第一底板和第二底板支撐于支架上，第一底板和第二底板之間設置托料板；所述第一底板和第二底板底部均固定可轉動的壓板，壓板轉動至工作位時，與托料板接觸并支撐住托料板；壓板轉動至非工作位時，與托料板脫離，托料板掉落。將壓板轉動至非工作位，托料板掉落，模型盒內部土體應力重新分布，借此來觀測土拱形狀，分析土拱效應。可改變第一底板和第二底板之間的間距，改變托料板的尺寸，則可模擬不同開口大小對模型盒內土體應力的影響。

技術領域

本發明屬于“土拱效應”探究試驗范疇，涉及一種新型裝置結構及連接形式，具體的說，是一種土拱效應模型試驗裝置及試驗方法，對提高邊坡加固作用機理的認識水平，分析樁土之間應力傳遞規律，確定樁土相互作用方式等都具有重要的理論和實踐價值。

背景技術

支護結構引起的“土拱效應”是地下工程中最關鍵的問題，其廣泛存在于地下工程中，如隧道開挖、基坑支護等工程。其實質是一種應力轉移的現象。這種應力的轉移是由于土體受到外力發生不均勻變形，由剪切強度的發揮實現的。

現階段，“土拱效應”對于土體應力傳遞規律有著不可忽視的作用，因此樁承式路堤、板樁墻、抗滑樁、錨拉樁等加固技術都對其展開研究。常規樁承式路堤設計方法中首先確定路堤填土的土拱效應極限能力，然后根據作用在加筋材料頂面的荷載確定加筋材料需承受的拉力并選定加筋材料。樁板墻背側由于土拱效應的出現，使得樁背側與擋板背側所受荷載存在較大差異，土拱效應已對樁板墻背側土壓力傳遞的方式產生了顯著的影響。土拱的存在改變了抗滑樁土體中原有的應力狀態，引起了應力重分布，把作用于土拱上的壓力傳遞到周圍穩定土層中。錨拉樁樁板結構后的大部分土壓力通過土體不均勻變形而形成的空間土拱直接傳遞到錨頭，剩余部分的土壓力才經樁板結構再傳遞到錨頭。充分研究“土拱效應”的作用機理、充分利用其應力重分布的特點成為了主要的研究方向。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種新型土拱效應模型試驗裝置及試驗方法，完善上述現有探究“土拱效應”室內試驗，通過利用本發明裝置進行室內試驗，來探究“土拱效應”原理，為工程實踐提供一定的理論基礎。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

土拱效應模型試驗裝置，包括支架，所述支架上支撐模型盒，所述模型盒上部開口，模型盒底部設置可移動的第一底板和第二底板，所述第一底板和第二底板支撐于支架上，第一底板和第二底板之間設置托料板；所述第一底板和第二底板底部均固定可轉動的壓板，壓板轉動至工作位時，與托料板接觸并支撐住托料板；壓板轉動至非工作位時，與托料板脫離，托料板掉落。

所述模型盒還包括與第一底板垂直的第一側板、第二側板、第三側板和第四側板，所述第一側板和第二側板相對，第三側板和第四側板相對，第一側板、第二側板、第三側板和第四側板圍成盒體。

所述第三側板和第四側板均與第一側板固定連接，第三側板和第四側板均與第二側板固定連接。

所述第一側板和第二側板底部均通過第一連接件固定于支架上。以防模型盒傾覆。

所述第一側板在與第一底板配合處設置多個第一連接孔，所述第一底板上設置第二連接孔，第一連接孔和第二連接孔通過第二連接件連接。

優選的，所述第二連接孔為長圓孔。

所述第一側板在與第二底板配合處設置多個第三連接孔，所述第二底板上設置第四連接孔，第三連接孔和第四連接孔通過第三連接件連接。

優選的，所述第四連接孔為長圓孔。

所述第二側板在與第一底板配合處設置多個第五連接孔，所述第一底板上設置第六連接孔，第五連接孔和第六連接孔通過第四連接件連接。

優選的，所述第六連接孔為長圓孔。