[发明专利]内置挡墙式土压力位移效应试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑与土木工程试验测试技术领域，尤其涉及一种内置挡墙式土压力位移效应试验方法，同时还涉及一种内置挡墙式土压力位移效应试验的装置，它适用于同时模拟刚性挡墙不同位移模式下的主动、被动土压力试验，也适用于模拟不同地表荷载条件下的刚性挡墙土压力试验。

背景技术

大量的基坑开挖、填土挡墙、地铁隧道和地下空间开发利用等工程中普遍遇到土压力问题，正确确定土压力是进行上述工程的合理设计和顺利施工的前提，也是确保工程项目安全性和经济性的基础。

为了进行土压力相关理论研究，需要一种功能完善的试验方法来进行土压力的实验室物理模拟。可是，土压力的计算涉及因素众多，目前工程实践中广泛采用的土压力评价方法仍是基于极限平衡理论，然而许多工程中，能够使得墙后填土达到被动极限平衡状态的墙体位移量常常不会发生，土压力可能是介于主动土压力和被动土压力之间的某一值。针对工程中位移的限制，正确、有效和合理地研究基坑开挖等工程中的土压力是十分必要的。

为解决上述问题，研究一种内置挡墙式土压力位移效应试验方法，考虑土体上覆荷载，同时完成刚性挡墙不同位移模式下的主动、被动土压力试验，在工程上，对于挡土结构的设计和土压力理论的发展，以及工程技术水平的提高都具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对土建工程中承受着土体侧压力的构筑物（如抗滑桩、挡土墙等），是在于提供了一种内置挡墙式土压力位移效应试验方法，步序合理，操作方便，高效节约，性能优异，满足了不同地面荷载条件下，刚性挡墙发生不同位移模式时土压力分布规律的研究需要，对于土压力理论的发展，以及工程测试技术水平的提高具有重要意义。

本发明的另一个的目是在于提供了一种内置挡墙式土压力位移效应试验的装置，结构合理，操作方便，高效节约，性能优异，满足了不同位移模式下刚性挡墙土压力分布的研究需要，对于土建工程技术水平的提高具有重要意义。

为解决上述问题，本发明采用以下技术措施来实现上述目的：

一种内置挡墙式土压力位移效应试验方法，其步骤是：

一、通过上千斤顶和下千斤顶分别将上滑块和下滑块拉至上滑槽和下滑槽内的适当位置，上滑槽和下滑槽中分别留有上滑块和下滑块向前或向后移动的空间，并保持刚性挡墙竖直置于箱体中，避免上连接钢杆和下连接钢杆限制上滑块、下滑块与刚性挡墙的继续移动；

二、在箱体内进行土体分层填筑，采用人工或机械压实，控制土体含水率与干密度，直至土体高度超过刚性挡墙在15~20cm，继续填筑至所需高度，整平土体表面；

三、在土体表面水平放置柔性加载水囊，在箱体上通过螺栓水平固定竖向承压板，柔性加载水囊位于竖向承压板和土体之间，根据试验的荷载条件向柔性加载水囊注水进行土体加压，来模拟不同的地面荷载。所述的荷载条件是0~400kPa，最大可以模拟20m填土高度的上覆荷载；

四、在土体上部荷载达到要求时，通过分别推或拉上千斤顶和下千斤顶控制刚性挡墙的水平移动或转动或组合式移动，通过位移传感器测试位移值控制刚性挡墙的位移量；

五、通过薄膜式压力传感器测试得到刚性挡墙前后两侧土压力的分布规律，再进行土压力合力与作用点的计算，得到挡墙前后两侧的主动和被动土压力结果，设计试验主动土压力结果见附图6，设计试验被动土压力结果见附图7。

所述的刚性挡墙位移模式的控制，具体来说：二个上千斤顶的位移量始终保持相同，二个下千斤顶的位移量始终保持相同。推动刚性挡墙时，刚性挡墙前侧面承受被动土压力，刚性挡墙后侧面承受主动土压力；拉动刚性挡墙时，刚性挡墙前侧面承受主动土压力，刚性挡墙后侧面承受被动土压力。同时等量推动或拉动所有上千斤顶和下千斤顶实现刚性挡墙的平动；上千斤顶和下千斤顶的不等量推动或拉动实现刚性挡墙的转动。如，上千斤顶推动位移比下千斤顶推动位移大，刚性挡墙绕底部转动；上千斤顶推动位移比下千斤顶推动位移小，刚性挡墙绕顶部转动。

所述的刚性挡墙平动时，每个位移传感器读数都相同，可通过读数控制位移量；刚性挡墙绕顶部转动时，下部二个位移传感器读数较大，刚性挡墙绕底部转动时，上部二个位移传感器读数较大，刚性挡墙转动时水平位移呈线性分布，可通过位移传感器的不同读数计算出刚性挡墙各处位移，从而控制刚性挡墙的转动角度。