[發明專利]一種測試土壓力的模型試驗裝置與測試方法

有效

• 申請號: 201710445082.4
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107389456B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 熊國軍;王建華;陳錦劍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;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

本發明涉及一種測試土壓力的模型試驗裝置與測試方法，所述裝置包括：模型箱，擋墻板，微型土壓力傳感器，反力撐架，由位移加載楔、傳動齒盤組、手動齒盤組、備用千斤頂組成的加載部件，U形滑槽，由直形標尺、弧形標尺組成的位移讀數標尺，轉軸固定桿與固定件，豎向位移阻欄桿，以及回復彈簧。本發明可以以較小豎向加載力實現數倍、數十倍甚至百倍的水平推力，極大的減小對加載頭量程的要求，甚至無須千斤頂而手動加載；可以將微小側向位移值放大數倍、數十倍甚至百倍后再讀數，采用常規刻度盤就可以獲得高精度，同時放大加載位移后便于加載控制；在大比例模型試驗與被動土壓力測試中優勢明顯。

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，具體的，涉及一種測試主動、被動與極限、非極限土壓力的模型試驗裝置與測試方法。

背景技術

支擋結構的土壓力問題是基坑工程、邊坡工程關注的共同工程問題，土壓力的大小及其分布特點是支擋結構設計的依據；擋土墻土壓力也是巖土工程的重要研究方向，關于極限、非極限土壓力的實驗研究與理論研究的實驗驗證均需要借助土壓力實驗裝置得以實現。

加載裝置的加載量程與位移讀數構造是擋墻土壓力實驗裝置兩個最重要部分，現有的加載方法主要是水平方向的全量加載和直接測取側向微量位移的方法，對于稍大比例的模型實驗、特別被動土壓力實驗，所需要的水平推力相當可觀，采用水平全量加載方法則對加載裝置的最大加載值提供較高的要求；而且室內模型實驗的擋墻側移量一般都很小，幾個毫米到一兩個厘米，要準確測取位移值，特別是滿足非極限土壓力的位移測量需求，直接測取側移法則往往需要借助復雜的精密裝置才能實現，這對于實驗操作提出較高的要求，且對于研究非極限土壓力更困難。

發明內容

針對現有裝置與方法中的不足與缺陷，本發明提供一套廣泛適用與測取主動、被動，極限、非極限土壓力模型試驗的簡易裝置。

根據本發明的第一個方面，提供一種適用于測取主動、被動，極限、非極限土壓力的模型試驗裝置，包括：模型箱、擋墻板、微型土壓力傳感器、反力撐架、U形滑槽、加載部件、回復彈簧；

所述的模型箱為一個三面側壁一短邊側面敞口的長方體箱體，箱體內用于裝填實驗用松散介質，擋墻板、U形滑槽、加載部件、反力撐架均設置于模型箱的敞口端；

所述的擋墻板位于模型箱的敞口一端的最內側；擋墻板朝向模型箱內側的表面上設有孔，用于安裝微型土壓力傳感器，擋墻板的背面設有坡面朝斜下方向的外凸的豎向楔坡構造；

所述的反力撐架位于模型箱敞口一端的最外側；

所述的U型滑槽設置在擋墻板與反力撐架之間且滑槽面朝向模型箱內側方向，U形滑槽的中部位置開設圓孔，U形滑槽的下部中間位置開設矩形缺口構造；

所述的加載部件包括位移加載楔、傳動齒盤組、手動齒盤組、備用千斤頂，其中：所述位移加載楔設置于擋墻板背面的豎向楔坡結構與U形滑槽之間，位移加載楔的楔坡面朝斜上方向且正對擋墻板背面的豎向楔坡結構，位移加載楔的背面朝對并緊貼U形滑槽且在背面的豎向中線位置開有豎向的單側齒輪槽；所述傳動齒盤組為n組，n大于等于1，每組傳動齒盤組均包括第一小齒盤、大齒盤和剛性連接第一小齒盤、大齒盤的第一轉軸連接桿，所述手動齒盤組包括手動轉盤、第二小齒盤和剛性連接手動轉盤、第二小齒盤的第二轉軸連接桿，其中第一組傳動齒盤組即第一級傳動齒盤組中的第一小齒盤穿過U形滑槽的中部圓孔并安插在位移加載楔背面的單側齒輪槽內，第二組傳動齒盤組即第二級傳動齒盤組中的第一小齒盤連接一級轉動齒盤組中的大齒盤，……，第n組傳動齒盤組即第n級，也即最后一級傳動齒盤組中的大齒盤連接與手動齒盤組中的第二小齒盤連接；備用千斤頂設置于位移加載楔的正下方；

所述的回復彈簧設置在擋墻板與U形滑槽之間。

優選地，所述的傳動齒盤組中：