[發(fā)明專(zhuān)利]平面應(yīng)變條件下的擋墻土壓力模型實(shí)驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910069607.8
• 申請(qǐng)日: 2019-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109706982A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋修廣;張宏博;魯亮;岳紅亞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E02D33/00
• 分類(lèi)號(hào): E02D33/00;E02D29/02
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 任歡

本發(fā)明公開(kāi)了平面應(yīng)變條件下的擋墻土壓力模型實(shí)驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，它解決了現(xiàn)有技術(shù)中試驗(yàn)裝置模擬與實(shí)際工程不符的問(wèn)題，具有實(shí)現(xiàn)不同位移模式下土壓力與側(cè)向位移關(guān)系確定，實(shí)現(xiàn)完全意義上的平面應(yīng)變假定，極大地縮小模型尺寸，簡(jiǎn)化試驗(yàn)步驟的有益效果，其方案如下：一種平面應(yīng)變條件下的擋墻土壓力模型實(shí)驗(yàn)裝置，包括U型結(jié)構(gòu)，包括一側(cè)的主體墻身，主體墻身表面設(shè)有若干壓力傳感器；側(cè)墻，包圍U型結(jié)構(gòu)，在U型結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置填料；若干推進(jìn)機(jī)構(gòu)，推進(jìn)機(jī)構(gòu)分別與主體墻身連接，且若干推進(jìn)機(jī)構(gòu)上下設(shè)置，以使主體墻身的上半段和/或下半段在兩組推進(jìn)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下相對(duì)于擋土底座實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)或平動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及道路工程領(lǐng)域，特別是涉及平面應(yīng)變條件下的擋墻土壓力模型實(shí)驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)耕地資源的日益緊張，高速公路建設(shè)中土地資源日益緊張，擋土墻代替高路堤邊坡技術(shù)受到了工程界的廣泛關(guān)注。在擋土墻的設(shè)計(jì)中，墻后土壓力問(wèn)題一直以來(lái)受到了學(xué)界和工程界的廣泛關(guān)注，因?yàn)橥翂毫Φ拇_定直接關(guān)系到擋土墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算和整體穩(wěn)定性計(jì)算。傳統(tǒng)的擋土墻設(shè)計(jì)的極限平衡法都是基于平面應(yīng)變假定，假設(shè)擋土墻繞底轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生足夠大的側(cè)向位移量使墻后土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)。而實(shí)際工程中，擋土墻可能表現(xiàn)出不同位移模式，墻身側(cè)向位移量也不一定能夠到達(dá)到主動(dòng)土壓力所需要的量值而處于非極限狀態(tài)下。Terzaghi在1936年開(kāi)展的大量擋土墻土壓力模型試驗(yàn)中指出不同位移模式下墻背土壓力分布模式有很大的區(qū)別；非極限狀態(tài)下的土壓力遠(yuǎn)大于極限平衡狀態(tài)下的主動(dòng)土壓力。因此發(fā)明人發(fā)現(xiàn)有必要開(kāi)展不同位移模式下的擋土墻土壓力分布研究，以及非極限狀態(tài)下土壓力與側(cè)向位移量關(guān)系的研究，此外，現(xiàn)有技術(shù)中利用實(shí)際土體做填料的縮尺試驗(yàn)往往會(huì)因?yàn)閷挾确较蚴芟薅鸩豢杀苊獾倪吔缧?yīng)，使試驗(yàn)條件與平面應(yīng)變假設(shè)不符合。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種平面應(yīng)變條件下的擋墻土壓力模型實(shí)驗(yàn)裝置，能對(duì)擋土墻位移模式和位移量進(jìn)行精確控制，易于加工，安裝、拆卸方便，能夠重復(fù)利用，安全性高。

一種平面應(yīng)變條件下的擋墻土壓力模型實(shí)驗(yàn)裝置的具體方案如下：

一種平面應(yīng)變條件下的擋墻土壓力模型實(shí)驗(yàn)裝置，包括：

U型結(jié)構(gòu)，包括一側(cè)的主體墻身，主體墻身表面設(shè)有若干壓力傳感器；

側(cè)墻，包圍U型結(jié)構(gòu)，在U型結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置填料；

若干推進(jìn)機(jī)構(gòu)，推進(jìn)機(jī)構(gòu)分別與主體墻身連接，且若干推進(jìn)機(jī)構(gòu)上下設(shè)置，以使主體墻身的上半段和/或下半段在兩組推進(jìn)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下相對(duì)于U型結(jié)構(gòu)底部實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)或平動(dòng)。

上述的模型實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)U型結(jié)構(gòu)，配合側(cè)墻的設(shè)置，可形成試驗(yàn)箱，通過(guò)推進(jìn)機(jī)構(gòu)的設(shè)置可有效模擬不同位移模式下?lián)跬翂毫εc側(cè)向位移關(guān)系的測(cè)量。

進(jìn)一步地，所述主體墻身的頂部和底部分別設(shè)置位移傳感器，位移傳感器與壓力傳感器分別與控制器連接，壓力傳感器用于測(cè)量當(dāng)側(cè)向有壓力時(shí)，擋土墻內(nèi)側(cè)所受的壓力，位移傳感器用于確定擋土墻頂部和底部的位移量。

進(jìn)一步地，所述主體墻身為L(zhǎng)型形狀，所述的壓力傳感器依次排列于主體墻身內(nèi)側(cè)，相鄰的壓力傳感器間隔設(shè)定距離設(shè)置，且間隔處通過(guò)支撐片支撐，支撐片為橡膠，且主體墻身底端為三角形狀以使主體墻身繞底部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不受到阻礙，壓力傳感器可與位移傳感器一一對(duì)應(yīng)，每一排設(shè)置一個(gè)壓力傳感器，然后再設(shè)置一個(gè)位移傳感器。

進(jìn)一步地，為了保證壓力傳感器的設(shè)置可靠性，所述U型結(jié)構(gòu)還包括擋土底座，在所述主體墻身的對(duì)立側(cè)設(shè)置副擋土墻，擋土底座設(shè)于所述主體墻身的底部，設(shè)于所述副擋土墻的側(cè)部，填料分層填筑，每層填筑的高度為10-20cm，擋土底座的寬度與主體墻身、副擋土墻的寬度分別相同。

進(jìn)一步地，所述推進(jìn)機(jī)構(gòu)包括第一推進(jìn)機(jī)構(gòu)，第一推進(jìn)機(jī)構(gòu)為通過(guò)反力架支撐的第一螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)，第一螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)通過(guò)第一夾具與所述主體墻身鉸接連接，第一螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)與主體墻身的上半段鉸接連接。