[發明專利]一種測量偏壓荷載作用下豎向土壓力分布的試驗裝置及其試驗方法

在審

• 申請號: 201910684016.1
• 申請日: 2019-07-26
• 公開（公告）號: CN110485395A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 王哲;吳淑偉;許四法;姚王晶;翁鶴森;崔涵晟;邱杭鷹;呂潤東;陳振寰;付亞君;任康;章韜
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00
• 代理公司: 33201 杭州天正專利事務所有限公司
• 代理人: 黃美娟;王兵<國際申請>=<國際公布>=

1.一種測量偏壓荷載作用下豎向土壓力分布的試驗裝置，其特征在于：包括模型箱(1)和設置在所述模型箱(1)內的豎向受荷體(4)；

所述豎向受荷體(4)四周以及底部均由鋼板拼接而成，拼接處密封處理，所述豎向受荷體(4)內部空間由n-1個等厚度分隔板(6)均勻隔開成n個隔室構成，，n至少為1，每個隔室均設有與隔室相匹配的可在所述的隔室內沿著內壁上下滑動的活塞(7)；所述的分隔板(6)與所述的豎向受荷體(4)內壁緊密連接，每個隔室的底部均設有相同直徑的孔洞(5)；所述的模型箱(1)箱體底部對應所述豎向受荷體孔洞(5)位置設有與所述孔洞(5)相匹配的通孔(3)；所述的孔洞(5)外接透明狀帶有刻度的出水管(7)，所述的出水管(7)與所述的豎向受荷體(4)連通并構成U型連通器，所述的出水管(7)與所述的豎向受荷體(4)密封連接。

2.如權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述的分隔板(6)與所述的豎向受荷體(4)內壁進行焊縫連接。

3.如權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述的孔洞(5)處設有連接鋼管(9)，所述的連接鋼管(9)自豎向受荷體(4)底部的孔洞(5)沿著模型箱(1)箱體底部的通孔(3)向外設有延伸段，所述的連接鋼管(9)與所述的出水管(7)可拆卸式連接。

4.如權利要求3所述的試驗裝置，其特征在于：所述的連接鋼管(9)與所述的出水管(7)為螺紋連接。

5.如權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述模型箱(1)底部四個角點設有四根腳架(2)。

6.如權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述連接鋼管(9)與所述的孔洞(5)密封焊接。

7.如權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述出水管(7)為ABS材質，表面帶有量程，量程的“0”刻度線與豎向受荷體(4)底部持平。

8.如權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于：所述活塞(7)與豎向受荷體(4)內壁接觸部分用密封圈包裹。

9.一種如權利要求1～8之一所述的試驗裝置的操作方法，其特征在于：所述的方法包括以下步驟：

步驟1，向豎向受荷體(4)內部持續注水，直至充滿整個豎向受荷體(4)；

步驟2，蓋上活塞(7)，排出多余水分，使活塞(7)底部與水面剛剛接觸，頂部恰好處于豎向受荷體(4)頂面位置，并保證每個分隔室對應的出水管(7)內部水頭高度相同；

步驟3，向模型箱(1)內部進行分層均勻填土，持續填土至至少使豎向受荷體(4)內的活塞(7)開始逐步下降；

步驟4，伴隨著活塞(7)的下降，將豎向受荷體(4)內部的水擠到出水管(7)中，所述的出水管(7)中的水頭高度逐漸上升；

步驟5，觀察所述出水管(7)的水位變化，在填土停止時刻讀出各出水管(7)的初始水位；

步驟6，向土體表面堆加重物，模擬偏壓荷載作用下對地鐵隧道變形的影響，重物堆載后，讀出各出水管(7)的最終水位，計算出水位的高度差h，即可求出偏壓荷載作用下豎向受荷體(4)受到的土壓力γz＝ρgh及豎向受荷體(4)頂部土體的沉降量z＝ρgh/γ，得出受荷體在不同沉降量下的豎向土壓力分布規律，其中ρ為水的密度，γ為所填土的重度。