[發(fā)明專利]一種可模擬干濕循環(huán)及地下水共同作用的擋土墻模型試驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811490945.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN109440837B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊明輝;鄧波;陳艷平;付大喜;胡珍寶;王書葆;王文筱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08;E02D33/00
• 代理公司: 深圳市興科達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀;賈慶

發(fā)明公開了及一種可模擬干濕循環(huán)及地下水共同作用的擋土墻模型試驗(yàn)裝置及方法，其包括模型箱；蒸發(fā)量測(cè)試系統(tǒng)；溫控系統(tǒng)；降雨系統(tǒng)；電機(jī)控制系統(tǒng)；軸承傳動(dòng)系統(tǒng)；地下水控制系統(tǒng)；土壤水分傳感器；通過降雨系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)擋土墻后填土料增濕；通過溫控系統(tǒng)精準(zhǔn)控制模型箱內(nèi)部溫度；通過蒸發(fā)量測(cè)試系統(tǒng)精準(zhǔn)控制蒸發(fā)量；同時(shí)基于土壤水分傳感器可時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)填料中水分遷移變化；可通過激光位移傳感器測(cè)量擋土墻的位移變化；可通過電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)擋土墻緩慢位移。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)便，可用于模擬擋土墻后填料在干濕循環(huán)和地下水作用下填料對(duì)擋土墻土壓力的影響，為工程設(shè)計(jì)和相關(guān)模型試驗(yàn)研究提供了一種有效手段。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種擋土墻試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)干濕循環(huán)及地下水共同作用的擋土墻模型試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

經(jīng)過碾壓填筑的擋土墻后填料在施工完成后長(zhǎng)期暴露于自然環(huán)境中，受多種自然外力作用下，土體強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)弱化，變形會(huì)增大，尤其是受干濕循環(huán)和地下水作用最為顯著和突出。填料土體經(jīng)歷反復(fù)干濕循環(huán)過程，即一個(gè)由非飽和土到飽和土交替變化的過程，該過程地下水位也不斷變化，進(jìn)而影響土體內(nèi)部的基質(zhì)吸力水平和強(qiáng)度參數(shù)變化。

特別地，我國(guó)膨脹土分布廣泛，在工程建設(shè)中不可避免地使用膨脹土作為擋土墻后填料。由于膨脹土具有吸水膨脹和失水收縮特性，反復(fù)的干濕循環(huán)和地下水變化作用會(huì)使擋土墻發(fā)生滑塌破壞概率急劇上升。現(xiàn)有的模型試驗(yàn)裝置缺乏一個(gè)能模擬降雨和蒸發(fā)及地下水位變化過程對(duì)擋土墻土壓力分布產(chǎn)生顯著影響的裝置，因此有必要開發(fā)此類裝置，為工程設(shè)計(jì)和相關(guān)模型試驗(yàn)研究提供一種有效手段。

發(fā)明內(nèi)容：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種可模擬干濕循環(huán)及地下水共同作用的擋土墻模型試驗(yàn)裝置及方法。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)便，可用于模擬擋土墻后填料在干濕循環(huán)和地下水作用下填料對(duì)擋土墻土壓力的影響，為工程設(shè)計(jì)和相關(guān)模型試驗(yàn)研究提供了一種有效手段。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一種可模擬干濕循環(huán)及地下水共同作用的擋土墻模型試驗(yàn)裝置，包括:模型箱1-1；模型箱1-1上部安裝有降雨系統(tǒng)；降雨系統(tǒng)下方安裝有擋土墻1-3，擋土墻1-3一側(cè)與模型箱1-1之間填充有填料，另一側(cè)安裝有橫向移動(dòng)裝置；擋土墻1-3臨近填側(cè)安裝有壓力測(cè)量裝置；模型箱1-1上部連通有降雨蒸發(fā)系統(tǒng)，填料下方安裝有可關(guān)閉多孔板1-7；可關(guān)閉多孔板1-7下方的模型箱1-1連通有地下水控制系統(tǒng)。擋土墻1-3上下兩端滑動(dòng)連接有滑動(dòng)導(dǎo)軌1-9，滑動(dòng)導(dǎo)軌1-9固定在擋土墻1-3內(nèi)。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述降雨系統(tǒng)包括噴頭2-1，噴頭2-1連通有導(dǎo)水PVC管路2-2，導(dǎo)水PVC管路2-2連通有三通閥門2-3、三通閥門2-3連通有流量計(jì)2-5和空壓機(jī)2-4；流量計(jì)2-5連通有抽水泵2-6，抽水泵2-6連通有儲(chǔ)水箱2-7。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述降雨蒸發(fā)系統(tǒng)包括與模型箱1-1上部?jī)蓚?cè)連通構(gòu)成回路的通風(fēng)管4-1，通風(fēng)管4-1內(nèi)安裝有鼓風(fēng)機(jī)4-2和干燥器4-4，干燥器4-4下方安裝有電子稱4-3。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述地下水控制系統(tǒng)包括供水箱7-1，供水箱7-1通過導(dǎo)水管7-2連通供水箱7-1底部，導(dǎo)水管7-2上安裝有水閥7-3。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述橫向移動(dòng)裝置包括電機(jī)控制系統(tǒng)和軸承傳動(dòng)系統(tǒng)；軸承傳動(dòng)系統(tǒng)包括活動(dòng)套6-2，活動(dòng)套6-2內(nèi)螺紋連接有螺紋絲桿6-3；活動(dòng)套6-2與擋土墻1-3之間鉸接連接有可拆卸支承鋼桿6-1；螺紋絲桿6-3一端軸接在交叉鋼桿1-10上，另一端連接有電動(dòng)機(jī)5-1，電動(dòng)機(jī)5-1電連接電機(jī)控制系統(tǒng)；所述電機(jī)控制系統(tǒng)包括與電動(dòng)機(jī)5-1電連接的伺服驅(qū)動(dòng)器5-5，伺服驅(qū)動(dòng)器5-5電連接有單軸脈沖控制器5-4。

進(jìn)一步的改進(jìn)，所述電動(dòng)機(jī)5-1通過法蘭板5-3連接有減速機(jī)5-2，減速機(jī)5-2與螺紋絲桿6-3的另一端相連；配合螺紋絲桿6-3安裝有激光位移傳感器1-6。