[發(fā)明專利]主動及被動變形模式下錨固擋墻活動門試驗裝置及方法

在審

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• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107389543A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 宋修廣;董行;張宏博;陳奇;萬立堯;劉源
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01N3/08;G01N33/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術領域

本發(fā)明屬于“土拱效應”探究試驗范疇，涉及一種新型裝置結(jié)構(gòu)及連接形 式，具體的說，是一種新型主動及被動變形模式下錨固擋墻活動門試驗裝置及 試驗方法，可用于探究錨固擋墻原理及為邊坡加固工程提供理論指導。

背景技術

現(xiàn)階段，“土拱效應”對于土體應力傳遞規(guī)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(guī)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(jù)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(cè)由于 土拱效應的出現(xiàn)，使得樁背側(cè)與擋板背側(cè)所受荷載存在較大差異，土拱效應已 對樁板墻背側(cè)土壓力傳遞的方式產(chǎn)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(tài)，引起了應力重分布，把作用于土拱上的壓力傳遞到周 圍穩(wěn)定土層中。錨拉樁樁板結(jié)構(gòu)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(jīng)樁板結(jié)構(gòu)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。

對于錨拉式擋土墻結(jié)構(gòu)，受錨桿(錨定板)的側(cè)向約束作用，墻身會發(fā)生 不均勻變形，若錨間距及錨間墻剛度設計合理，則會出現(xiàn)較為明顯的土拱效應， 并起到荷載分擔作用，對結(jié)構(gòu)受力非常有利。但另一方面，土拱效應也會引起 墻背土壓力的重分布，且具有動態(tài)演化特征，顯著改變支護結(jié)構(gòu)受力特征，導 致傳統(tǒng)設計理論難以適用。因此，為充分利用土拱效應，提高結(jié)構(gòu)安全，降低 工程費用，有必要以壓力分散型擋土墻作為研究對象，深入分析土拱效應發(fā)生 機理，揭示墻-土相互作用機制，建立土拱效應力學模型，探討動態(tài)變化規(guī)律， 構(gòu)建適用土壓力分布模型。支護結(jié)構(gòu)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(zhì)是 一種應力轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。這種應力的轉(zhuǎn)移是由于土體受到外力發(fā)生不均勻變形， 由剪切強度的發(fā)揮實現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種土拱效應探究模型 裝置及試驗方法，基于力學簡化，忽略壓力分散型擋土墻豎向土拱效應的影響， 考慮不同錨間距及錨間墻剛度，結(jié)合PFC微觀力學分析，設計錨拉墻活動門試 驗，引入先進數(shù)字成像技術探尋土拱應力軌跡線，研究不同位移模式下土拱效 應發(fā)生條件及存在模式，揭示墻-土相互作用機制，構(gòu)建土拱效應二維基本力學 模型。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

主動及被動變形模式下錨固擋墻活動門試驗裝置，包括兩個支架，在其中 一個支架上安裝模型盒，另一個支架上安裝高速攝像機，用于清晰記錄土體主 動及被動變形模式下的破壞過程以及土顆粒的位移狀態(tài)；所述的所述模型盒上 部開口，模型盒底部固定有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剛性擋板；所述剛性擋板的底部安 裝有模型盒內(nèi)部的土體施加壓力的千斤頂，所述的千金頂?shù)捻敳堪惭b壓力傳感 器，該壓力傳感器用于檢測千斤頂?shù)募虞d力；所述的千金頂安裝在一個底座上， 且所述的底座上還設有與剛性擋板兩側(cè)的垂直面重合的激光測距儀，所述的激 光測距儀用來記錄主動及被動變形位移的大小。

進一步的，所述模型盒還包括與第一底板垂直的第一側(cè)板、第二側(cè)板、第 三側(cè)板和第四側(cè)板，所述第一側(cè)板和第二側(cè)板相對，第三側(cè)板和第四側(cè)板相對， 第一側(cè)板、第二側(cè)板、第三側(cè)板和第四側(cè)板圍成盒體。

進一步的，所述第一側(cè)板和第二側(cè)板均與第一底板固定連接，第一側(cè)板和 第二側(cè)板均與第二底板固定連接。

進一步的，所述第三側(cè)板和第四側(cè)板均與第一側(cè)板固定連接，第三側(cè)板和 第四側(cè)板均與第二側(cè)板固定連接。

進一步的，所述第一側(cè)板和第二側(cè)板底部均通過第一連接件固定于支架上。 以防模型盒傾覆。

進一步的，所述第一側(cè)板在與第一底板配合處設置第一連接孔，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(yōu)選的，所述第二連接孔為長圓孔。

進一步的，所述第一側(cè)板在與第二底板配合處設置第三連接孔，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(yōu)選的，所述第四連接孔為長圓孔。

進一步的，所述第二側(cè)板在與第一底板配合處設置第五連接孔，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(yōu)選的，所述第六連接孔為長圓孔。