[發明專利]一種可調控基質吸力的擋土墻模型試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201811490937.6
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109440836B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 鄧波;楊明輝;陳艷平;付大喜;胡珍寶;王書葆;王文筱
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀;賈慶

1.一種可調控基質吸力的擋土墻模型試驗裝置，其特征在于：包括模型箱(1-1)，模型箱(1-1)上部連通有穩壓真空泵(1-10)；模型箱(1-1)內安裝有豎向設置的擋土墻(1-3)；擋土墻(1-3)一側安裝有壓力檢測裝置并與模型箱(1-1)側壁之間填充有填料；擋土墻(1-3)另一側連接有橫向平移結構；填料下方固定有可關閉多孔板(1-7)，可關閉多孔板(1-7)下方安裝有可控溫加熱管(1-12)；模型箱可關閉多孔板(1-7)下方的模型箱(1-1)部分連通有供水系統；模型箱(1-1)上成形有冷空氣入口(1-15)和冷空氣出口(1-16)；冷空氣入口(1-15)和冷空氣出口(1-16)均安裝有閥門；填料內安裝有土壤水分傳感器(1-2)。

2.如權利要求1所述的可調控基質吸力的擋土墻模型試驗裝置，其特征在于，還包括PIV測試系統，所述PIV測試系統包括工業相機(5-1)，工業相機(5-1)點連接有計算機(5-2)。

3.如權利要求1所述的可調控基質吸力的擋土墻模型試驗裝置，其特征在于，所述橫向平移結構包括軸承傳動系統和電機控制系統；所述軸承傳動系統包括與擋土墻(1-3)軸接的螺紋絲桿(3-3)，螺紋絲桿(3-3)連接有電動機(2-1)，電動機(2-1)電連接電機控制系統的伺服驅動器(2-5)，伺服驅動器(2-5)電連接有單軸脈沖控制器(2-4)；螺紋絲桿(3-3)上螺紋連接有活動套(3-2)，活動套(3-2)與擋土墻(1-3)之間鉸接有可拆卸支承鋼桿(3-1)。

4.如權利要求3所述的可調控基質吸力的擋土墻模型試驗裝置，其特征在于，所述電動機(2-1)通過法蘭板(2-3)連接有減速機(2-2)，減速機(2-2)與螺紋絲桿(3-3)相連，配合螺紋絲桿(3-3)安裝有激光位移傳感器(1-6)。

5.如權利要求1所述的可調控基質吸力的擋土墻模型試驗裝置，其特征在于，所述填料上方固定有銅絲網(1-11)，銅絲網(1-11)的孔徑小于填料的顆粒徑粒。

6.如權利要求1所述的可調控基質吸力的擋土墻模型試驗裝置，其特征在于，所述供水系統包括供水箱(4-8)，供水箱(4-8)通過管道與模型箱(1-1)底部連通，管道上安裝有水閥(4-2)。

7.如權利要求6所述的可調控基質吸力的擋土墻模型試驗裝置，其特征在于，所述供水箱(4-8)連通有供水瓶(4-7)；供水箱(4-8)和供水瓶(4-7)之間安裝有電磁閥(4-6)，電磁閥(4-6)電連接有控制箱(4-5)，控制箱(4-5)電連接有處于供水箱(4-8)內的液位控制器(4-4)。

8.如權利要求6所述的可調控基質吸力的擋土墻模型試驗裝置，其特征在于，所述供水箱(4-8)底部連通有燒瓶(4-3)，燒瓶(4-3)連通有水銀壓差計(4-9)。

9.如權利要求1所述的可調控基質吸力的擋土墻模型試驗裝置，其特征在于，所述穩壓真空泵(1-10)可與模型箱(1-1)通過快插接口(11-9)連接，快插接口(11-9)上密封有聚氟乙烯濾紙(1-13)。

10.如權利要求1所述的可調控基質吸力的擋土墻模型試驗裝置，其特征在于，包括如下使用步驟：

步驟一、關閉模型箱(1-1)中的可關閉多孔板(1-7)，用螺栓固定擋土墻(1-3)上下側，采用砂雨法配置干填料，高度由所需的土樣密實度確定；

步驟二、調整基質吸力階段：

密封模型箱(1-1)上部分，同時接入穩壓真空泵(1-10)，并設定好真空度，開啟可關閉多孔板(1-7)，接入供水系統，開啟可調控溫加熱管(1-12)；

步驟三、穩定基質吸力階段：

記錄土壤水分傳感器(1-2)讀數，直至穩定不變，且水銀壓差計(4-9)讀數不變，關閉穩壓真空泵(1-10)，閉合可關閉多孔板(1-7)，開啟冷空氣入口(1-15)和冷空氣出口(1-16)，直至土壤水分傳感器(1-2)讀數不變，記錄此時的讀數；

步驟四：擋土墻(1-3)發生位移階段：

關閉冷空氣出口和冷空氣入口，啟動電機系統和PIV測試系統，記錄土壤水分傳感器(1-2)讀數變化并存儲，記錄擋土墻(1-3)位移變化過程。