[發明專利]分層卸荷與非均勻側移支護側壓力測試模型裝置與方法

有效

• 申請號: 201710441196.1
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107389446B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 熊國軍;王建華;廖晨聰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01L5/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明提供了一種分層卸荷與非均勻側移支護側壓力測試模型裝置與方法，所述裝置包括：三角斜撐架、加載框、肋尺槽架、加載單元、加載拐、回復彈簧、拼接擋墻、微型土壓力傳感器、橡膠薄膜、模型箱；所述方法基于所述裝置。本發明可以模擬基坑分層開挖卸荷過程支護結構的側壓力，為工程設計與支護提供依據；可以研究非均勻位移時支護結構側壓力的分布規律及其隨位移的變化規律。特別地，可以精確控制各深度處擋墻的側移量，還可以較小的加載推力實現擋墻的被動位移加載。

技術領域

本發明涉及一種巖土工程的室內模型試驗系統與測試方法，具體地，涉及一種分層卸荷與非均勻側移支護側壓力測試模型裝置與方法。

背景技術

基坑逐步開挖卸荷，支護結構上土壓力的分布規律是基坑工程研究的重要內容，也是基坑支護設計的依據，支護結構土壓力隨著開挖過程的變化規律也是巖土工程的重要科學問題。

剛性擋墻土壓力研究的甚多，實際工程中，除了重力式擋墻以外，其他各種支護結構在使用過程中，均會產生撓曲變形，體現出柔性擋墻特點，側移沿深度非均勻分布才是各種支護結構工作狀態的普遍真實工況，非均勻側移的土壓力特點的實驗與理論研究相對較少。

截至目前，國內外關于研究開挖卸荷土壓力的試驗裝置并不多，且分層數較少，一次性卸荷深度太大，難以模擬實際工況；研究非均勻位移時支護結構上土壓力的實驗裝置更為少見。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種分層卸荷與非均勻側移支護側壓力測試模型裝置與方法，通過模擬基坑分層開挖過程支護結構的側壓力，為工程設計與支護提供依據；通過本發明所述裝置和方法可以研究非均勻位移時支護結構側壓力的分布規律及其隨位移的變化規律。

根據本發明的第一個方面，提供一種分層卸荷與非均勻側移支護側壓力測試模型裝置，所述裝置包括：模型箱、拼接擋墻、三角斜撐架、加載框、肋尺槽架、加載單元、回復彈簧、微型土壓力傳感器、橡膠薄膜；

所述模型箱為一端側壁缺失的長方體箱體；

所述拼接擋墻位于模型箱側壁缺失一端的箱體內部，拼接擋墻由多條等長的帶肋墻片單元沿豎向拼接組成，每條帶肋墻片單元的一條對角線兩角處設有彈簧拉孔；

所述微型土壓力傳感器有多個，多個微型土壓力傳感器分別設置在拼接擋墻的各條帶肋墻片單元面向模型箱內側面上；

所述橡膠薄膜覆蓋在拼接擋墻向模型箱內側的一面上，橡膠薄膜的四周粘結在拼接擋墻上，用于隔離土體進入拼接擋墻的多條帶肋墻片單元拼接縫隙內；

所述三角斜撐架由不少于兩片的三角斜撐片，以及位于三角斜撐片之間用于連接三角斜撐片的水平連接桿件構成；

所述肋尺槽架由一系列長方體和一塊矩形背板構成，一系列長方體沿豎向等間距規則布置并固定在矩形背板上，所述間距即為楔尺槽；矩形背板固定在三角斜撐架上，在矩形背板上、各長方體一條對角線的兩角點對應處設有彈簧拉孔；

所述回復彈簧的兩端分別鉤在帶肋墻片單元上的彈簧拉孔上和肋尺槽架的矩形背板上的彈簧拉孔上；

所述加載框由矩形邊框與邊框加強桿構成，矩形邊框設置在肋尺槽架的外圍，邊框加強桿與矩形邊框連接固定，并在矩形邊框的一邊即加載邊上設有若干螺紋孔；

所述加載單元由加載楔尺、轉動端頭、環蓋、螺桿和加載手柄構成；其中：加載楔尺安插在肋尺槽架的楔尺槽中，加載楔尺為直角梯形厚板，直角梯形的直角邊側面緊貼肋尺槽架的矩形背板，直角梯形的斜邊側面緊貼楔形背肋側邊斜面，加載楔尺較大端即直角梯形下底邊側面朝外并設有圓形內凹構造；轉動端頭的一端安裝在加載楔尺較大端的圓形內凹構造內；環蓋蓋在轉動端頭的一端外側，并固定在加載楔尺的較大端端頭；轉動端頭的另一端與螺桿一端連接，螺桿的另一端穿過加載邊上的螺紋孔與加載手柄連接；加載手柄的外側設有數個圓孔的內凹構造。