[發(fā)明專利]土釘受力模擬試驗(yàn)裝置、土釘及試驗(yàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110241930.6
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112857782B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李永輝;張璇;彭飛;李鑫;代新宇;吳江龍
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 鄭州華隆知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41144
• 代理人: 經(jīng)智勇

1.一種土釘受力模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括試驗(yàn)箱、設(shè)于試驗(yàn)箱上方的豎向加載機(jī)構(gòu)、設(shè)于豎向加載機(jī)構(gòu)下方的加載板、設(shè)于試驗(yàn)箱中的橫向加載機(jī)構(gòu)以及設(shè)于試驗(yàn)箱右側(cè)的軸力模擬機(jī)構(gòu)，試驗(yàn)箱橫向框架的頂部具有滑軌，所述豎向加載機(jī)構(gòu)包括設(shè)于滑軌上的滑塊、設(shè)于縱向方向?qū)?yīng)滑塊上的橫梁以及固設(shè)在橫梁中部的第一液壓推桿，所述橫向加載機(jī)構(gòu)為在試驗(yàn)箱中的橫向布置的第二液壓推桿，第二液壓推桿在試驗(yàn)的時候與土釘配合使用，試驗(yàn)用的土釘包括左管和右管，左管的右端內(nèi)部固設(shè)左擋板，右管的左端內(nèi)部設(shè)置右擋板，左管和右管通過連接管連接,左管、右管、連接管、左擋板和右擋板形成容納第二液壓推桿的容納腔，第二液壓推桿在試驗(yàn)時設(shè)置在容納腔中，所述軸力模擬機(jī)構(gòu)包括設(shè)于試驗(yàn)箱右側(cè)的豎向長孔、設(shè)于豎向長孔兩側(cè)的截面為L形的豎向滑軌、設(shè)于豎向滑軌上的滑動擋板、兩端均固設(shè)套筒的拉簧、固設(shè)在滑動擋板上的用于鎖止拉簧左端套筒的電子鎖止機(jī)構(gòu)、設(shè)于滑動擋板上的測量土釘水平位移的位移計以及控制器，滑動擋板的中部設(shè)置供土釘穿過的土釘孔，控制器與位移計采樣連接，控制器與電子鎖止機(jī)構(gòu)控制連接，套筒沿徑向設(shè)有穿孔，電子鎖止機(jī)構(gòu)通過插接在穿孔中的銷軸實(shí)現(xiàn)鎖止與解鎖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土釘受力模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述試驗(yàn)箱包括左箱體、右箱體以及設(shè)于左箱體和右箱體之間的至少一個中間箱體，所述左箱體、右箱體和中間箱體均具有六棱框架，六棱框架包括上矩形框架、下矩形框架以及在對應(yīng)四角連接上、下矩形框架的四個支撐立板，左箱體在六棱框架的左側(cè)、前側(cè)和后側(cè)自下而上可拆卸設(shè)置多層擋板，右箱體在六棱框架的右側(cè)、前側(cè)和后側(cè)自下而上可拆卸設(shè)置多層擋板，中間箱體在六棱框架的前側(cè)和后側(cè)自下而上可拆卸設(shè)置多層擋板，左箱體六棱框架的右側(cè)、右箱體六棱框架的左側(cè)以及中間箱體六棱框架的橫向兩側(cè)自下而上均設(shè)置至少兩個豎向設(shè)置的連接耳板，連接耳板上具有連接孔，左箱體、右箱體以及中間箱體通過相鄰的連接耳板以及穿設(shè)在連接耳板上的螺栓實(shí)現(xiàn)連接固定。

3.與權(quán)利 要求1或2所述的土釘受力模擬試驗(yàn)裝置配合使用的土釘，其特征在于:包括左管和右管，左管的右端內(nèi)部固設(shè)左擋板，右管的左端內(nèi)部設(shè)置右擋板，左管和右管通過連接管連接,左管、右管、連接管、左擋板和右擋板形成容納第二液壓推桿的容納腔，所述右管的右端沿左右方向設(shè)置多個間距相等的徑向插孔。

4.利用權(quán)利 要求1或2所述的土釘受力模擬試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于包括以下步驟:

1)向試驗(yàn)箱中填充部分試驗(yàn)土層，達(dá)到設(shè)定高度后，在土釘上沿左右方向間隔粘貼應(yīng)變片，拼裝土釘并將第二液壓推桿橫置放入容納腔中，土釘?shù)挠叶舜┻^試驗(yàn)箱右側(cè)并穿過拉簧以及拉簧兩端的套筒，控制器控制電子鎖止機(jī)構(gòu)的銷軸插入拉簧左側(cè)套筒的穿孔中實(shí)現(xiàn)鎖止，右拉拉簧右側(cè)的套筒達(dá)到設(shè)定拉力后，通過銷釘將右側(cè)套筒與土釘?shù)挠夜芄潭ǎ脕砟M土釘墻面層對土釘產(chǎn)生的土釘軸力；

2)繼續(xù)向試驗(yàn)箱中添加土層，直達(dá)到設(shè)定高度，將土體壓實(shí)整平后，放置加載板，調(diào)整豎向加載機(jī)構(gòu)的水平位置，豎向加載機(jī)構(gòu)與加載板之間設(shè)置壓力傳感器，豎向加載機(jī)構(gòu)通過壓力傳感器抵在加載板上，啟動豎向加載機(jī)構(gòu)，施加豎向荷載，待土體變形穩(wěn)定后，啟動橫向加載機(jī)構(gòu)，通過橫向加載機(jī)構(gòu)左管施加向左的壓力，對右管施加向右的壓力，模擬邊坡中真實(shí)的土釘受力狀態(tài)；

3)待試驗(yàn)土釘內(nèi)的橫向加載達(dá)到試驗(yàn)要求時，停止加載，并記錄整個過程中土釘側(cè)壁應(yīng)變片所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)束試驗(yàn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的試驗(yàn)方法，其特征在于:步驟1）中，可以根據(jù)需要拼裝試驗(yàn)箱的長度，僅需增加中間箱體并固定即可。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的試驗(yàn)方法，其特征在于:步驟2）中，在控制器通過位移計采樣到右管橫向位移達(dá)到設(shè)定數(shù)值時，通過控制電子鎖止機(jī)構(gòu)對拉簧左側(cè)套筒進(jìn)行解鎖，模擬土釘墻面層在破損后，土釘墻面層對土釘產(chǎn)生的土釘軸力消除的情況。