[發明專利]柱體結構主被動土壓力聯合模型實驗裝置及其試驗方法

在審

• 申請號: 202110150276.8
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN113029775A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 李嘉;劉鐵軍;李有志;石軍樂;劉艾軒;陳家鎮;劉濤;沈翔
• 申請（專利權）人: 深圳市天健（集團）股份有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/04;G01N1/36
• 代理公司: 深圳市壹品專利代理事務所(普通合伙) 44356
• 代理人: 周婷;江文鑫

本發明涉及巖土工程支護結構研究的技術領域，公開了柱體結構主被動土壓力聯合模型實驗裝置，包括實驗槽、制動裝置、柱體模型、纜繩和壓力傳感器，所述實驗槽內裝有充填物，所述柱體模型豎直埋設于所述填充物中，所述壓力傳感器安裝于所述柱體模型的表面且被所述充填物覆蓋，所述制動裝置通過收攏所述纜繩來牽引所述柱體模型；所述壓力傳感器包括第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，所述第一壓力傳感器設于所述柱體模型的運動方向上；所述第二壓力傳感器設于背離所述柱體模型的運動方向上。通過測量柱體模型發生位移時的主被動土壓力，能有效模擬并測量支護結構在土體滑動時受到的主被動土壓力情況，對實際的支護結構的設計及施工有重要的參考意義。

技術領域

本發明專利涉及巖土工程支護結構研究的技術領域，具體而言，涉及柱體結構主被動土壓力聯合模型實驗裝置及其試驗方法。

背景技術

近幾年，由于城市地鐵工程車站、綜合管廊明挖區間、高層建筑等涉及的大量的深、大基坑工程，危險邊坡治理工程中的抗滑樁，老舊偏斜建筑物糾偏工程中的卸土孔，碼頭等變形敏感高強度堆載地區周邊布設的卸荷孔等工程均應用了了大量的支護結構。這些支護結構是為保證結構施工或工程周邊環境的安全，對側壁及周邊環境采用的支擋、加固與保護措施。而一般的基坑支護多是臨時結構、投資太多也易造成浪費，但支護結構不安全又勢必會造成工程事故。因此，如何安全、合理地選擇合適的支護結構并根據基坑工程的特點進行科學的設計是基坑工程要解決的主要內容之一。

支護結構在土體滑動趨勢下，其一側受到主動土壓力作用，另一側受到被動土壓力作用，在支護結構的設計過程中，對支護結構在土體滑動時所受到的主動土壓力和被動土壓力情況的研究非常有必要，現有技術中缺乏模擬并測量支護結構在土體滑動時其主動土壓力和被動土壓力的簡便裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供柱體結構主被動土壓力聯合模型實驗裝置及其試驗方法，旨在解決現有技術中，模擬并測量支護結構在土體滑動時其主動土壓力和被動土壓力的簡便裝置的問題。

本發明是這樣實現的，柱體結構主被動土壓力聯合模型實驗裝置，包括實驗槽、制動裝置、柱體模型、纜繩和壓力傳感器，所述實驗槽內裝有充填物，所述柱體模型豎直埋設于所述填充物中，所述壓力傳感器安裝于所述柱體模型的表面且被所述充填物覆蓋，所述制動裝置通過收攏所述纜繩來牽引所述柱體模型；所述壓力傳感器包括第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，所述第一壓力傳感器設于所述柱體模型的運動方向上，用于測量被動土壓力；所述第二壓力傳感器設于背離所述柱體模型的運動方向上，用于測量主動土壓力。

進一步的，所述第一壓力傳感器和所述第二壓力傳感器布置在所述柱體模型外表面的同一高度上。

進一步的，在所述柱體模型外表面的不同高度上布置有多個所述壓力傳感器，用于測量不同高度的主動土壓力和被動土壓力。

進一步的，所述制動裝置連接有加載控制器，用于控制所述制動裝置收放所述纜繩的速度。

進一步的，所述壓力傳感器連接有數據采集系統，所述壓力傳感器所測得的壓力數據傳輸至所述數據采集系統。

進一步的，所述纜繩上設有拉力傳感器，用于檢測所述纜繩的拉力，所述拉力傳感器所測得的拉力數據傳輸至所述數據采集系統。

進一步的，所述制動裝置包括剛性框架、電機和滑輪組，所述電機和所述滑輪組設于所述剛性框架上，所述纜繩經由所述滑輪組導引后連接至所述電機，所述滑輪組包括下滑輪和上滑輪，所述上滑輪在所述剛性框架上的高度可調。

進一步的，所述壓力傳感器為箔式微型壓力計。

基于柱體結構主被動土壓力聯合模型實驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：