[发明专利]一种挡土墙失稳模型试验装置及安装、试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路工程、铁路工程、岩土工程技术领域，尤其涉及一种挡土墙失稳模型装置及试验方法。

背景技术

挡土墙能够起到替代高边坡、节约土地的作用，在公路、铁路建设及维修加固中使用日益广泛。近年来，悬臂式挡土墙及锚杆挡土墙多采用钢筋混凝土面板，因其具有占地面积小，使用极限高度高的特点而备受关注。然而，轻型挡土墙在长期使用过程中存在潜在多种破坏形式，主要有挡土墙绕底板转动、挡土墙沉降及锚杆失效等主要失稳形式。挡土墙失稳研究属于工程破坏性研究，无法在实际工程中开展。挡土墙一旦失稳，易造成重大安全事故。目前实际工程中的研究多停留在挡土墙失稳后的原因分析，尚有能够对挡土墙失稳过程机理开展系统研究的装置及试验方法。模型试验可以对挡土墙中的主要因素进行独立控制，相对于现场试验更安全简便。目前还没有相应的试验装置及试验方法。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的上述不足，提供了一种挡土墙失稳模型试验装置及试验方法；通过该装置能够任意调整挡土墙的转动角度及速率，能够控制挡土墙沉降量，采用水箱堆载模拟不同填土高度，适用于研究不同失稳条件下轻型挡土墙应力、位移及锚杆受力测试。本发明易于加工，安装、拆卸方便，能够重复利用，安全性高。

本发明采用的技术方案如下:

一种挡土墙失稳模型试验装置，包括用于挡土的底盘、用于模拟路基纵向的平面应变状态的挡土板以及用于加载的挡土墙,其特征在于：在所述的底盘上设有两个与其相连且相互平行的挡土板，在两个挡土板形成的端部设有一对相对立的悬臂式挡土墙I和挡土墙II；挡土墙I上设有挡土墙转动装置，挡土墙II上设有挡土墙沉降装置；挡土墙II的底部与底盘之间有间隙；在所述的挡土墙转动装置和挡土墙沉降装置上设有用于检测土压力和位移的检测装置。

所述的挡土墙I包括通过转轴相连的挡土墙竖板I和挡土墙底板I,且挡土墙竖板I和挡土墙底板I在挡土墙转动装置的驱动下能转动；所述的挡土墙II包括相连的挡土墙竖板II挡土墙底板II；挡土墙底板II与底盘相连且两者之间有间隙。

所述底盘采用Q235钢板焊接制成，底盘上覆盖有机玻璃，用于模拟素混凝土基础。

所述的挡土板由多个钢架通过螺栓锚固成一个整体，挡土板内侧覆有一层有机玻璃限制填料的侧向变形，用于模拟路基纵向的平面应变状态。

所述的挡土板通过螺栓与底盘相连。

所述的挡土墙转动装置还包括一个转轴、油缸和油缸反力墙；转轴通过转轴瓦架与转轴底座相连，转轴底座与底盘相连；转轴与挡土墙通过转轴连接件采用螺栓锚固为一个整体；油缸一端通过螺栓与固定在转动挡土墙竖板I上的油缸连接件相连；油缸另一端通过螺栓与固定在油缸反力墙上的油缸连接件相连；油缸反力墙下设槽钢，通过螺栓与底盘连接为一整体；油缸送油及回油通过控制器控制。

所述的挡土墙沉降装置还包括两个双头螺栓；沉降挡土墙底板II和底盘之间通过双头螺栓连接；通过控制双头螺栓上的上、下螺母位置，使挡土墙底板与底座有10cm高度的空隙。

所述土压力监测装置包括竖向埋设于挡土墙墙背上的土压力盒，以测定土压力。

所述的位移监测系统包括百分表，以监测挡土墙的侧向位移。

一种挡土墙失稳模型试验装置的试验方法如下：

步骤1)安装挡土板

将挡土板通过锚栓与底盘连接成为一个整体，挡土板与有机玻璃采用双面胶连接为一个整体；底盘顶部采用双面胶上覆一层有机玻璃；

步骤2)安装挡土墙转动系统

安装槽钢、油缸反力墙。连接油缸和油缸反力墙，安装控制器；采用行吊或吊车进行转动挡土墙安装；采用螺栓将连接件与挡土墙连接；连接油缸和挡土墙竖板。

步骤3)安装挡土墙沉降系统

将双头螺栓的下侧通过螺母与底盘相连；采用行吊或吊车进行沉降挡土墙安装；采用螺母将双头螺栓上侧与左侧挡土墙连接。

步骤4)路基填土及压实

回填土按照设计要求进行压实；每层回填土夯实后均需测定压实度，未达到标准后继续夯实直至达标；

步骤5)安装土压力盒

土压力盒埋设采用反开挖方式进行安装，即填土高度超过土压力盒位置20cm后进行反开挖，将压力盒放入并回填压实；

步骤6)水箱堆载

将设计荷载换算成水位高度，在填土表面均匀布设水箱，并进行注水，以使顶部荷载达到设计荷载。

挡土墙失稳模型试验装置的试验方法，包括挡土墙转动失稳试验和挡土墙沉降失稳试验；

所述的挡土墙转动失稳试验如下：