[实用新型]竖向动超载下有限土体动土压力模型装置

说明书

本实用新型涉及土木工程技术领域，具体为竖向动超载下有限土体动土压力模型装置，包括竖向动超载组件、钢结构模型箱、活动挡墙以及动力推进组件；还包括固定挡墙，所述钢结构模型箱内部的前后端面均设有用于插装所述固定挡墙的多个卡槽；所述活动挡墙位于所述钢结构模型箱侧面设为敞口的一侧，活动挡墙上沿深度钻孔安装动土压力计，所述动力推进组件用于实现所述活动挡墙的不同位移模式的转换。本方案通过构建模型在竖向动超载下，使得对不同宽度的土体进行动土压力影响的研究，其弥补了动超载下对有限土体动土压力影响的研究空白点。

技术领域

本实用新型涉及土木工程技术领域，具体为竖向动超载下有限土体动土压力模型装置。

背景技术

在挡墙、桥台、基坑围护等工程结构物的设计计算中，土压力的确定是必不可少的环节。目前。工程实践中广泛采用的库伦或朗肯土压力理论，其均假定墙后土体为半无限体。随着地下空间的广泛利用，地下结构物越来越密集，结构物前后填土往往为有限土体，例如临近既有地下室基坑支护结构、临近基岩面的边坡挡墙、地铁车站狭窄基坑支护结构、双排桩之间的土体等；另外，在山区公路、铁路建设中，受地形条件的限制，往往会设计成半填半挖路基，这种半填半挖路基挡墙后填土也属于有限土体。上述种种工况下的有限土体，在很多情况下，其地面是高速铁路或公路，相当于在有限土体表面施加了一个动超载。

从现有文献看，研究人员针对有限土体进行了较多的理论研究、试验研究及数值模拟，取得了较为丰富的研究成果，但大多研究都是集中在挡墙变形特性如刚性或柔性、挡墙的位移模式如挡墙的平动、绕底转动或绕顶转动、有限土体宽度如宽度比、填料特性如黏性土或无黏性土、非极限状态、非线性破坏面等因素对土压力的影响研究。随着高速铁路和高速公路的迅猛发展，铁路和公路对有限土体产生竖向动超载作用，竖向动超载对不同位移模式的挡墙后土压力的影响，可用于研究基坑支护等工程实践中的动土压力值，但目前尚未发现竖向动超载下对有限土体动土压力影响的研究装置，所以研究一种竖向动超载下有限土体动土压力模型装置，具有重要的理论研究价值和工程意义。

其中，有限土体动土压力包括动超载作用下极限状态和非极限状态下的动土压力。

实用新型内容

本实用新型意在提供竖向动超载下有限土体动土压力模型装置，通过构建模型在竖向动超载下，使得对不同宽度的土体进行动土压力影响的研究，其弥补了动超载下对有限土体动土压力影响的研究空白点。

本实用新型的基础方案：竖向动超载下有限土体动土压力模型装置，包括竖向动超载组件、钢结构模型箱、活动挡墙以及动力推进组件；

所述竖向动超载组件包括气缸、承载板和砼面板，所述气缸的输出轴固定连接所述承载板的一端面，承载板的另一端面动态作用于所述砼面板；

所述钢结构模型箱的正面、顶面和一侧面为敞口，钢结构模型箱正面的敞口处安装有透明钢化玻璃；还包括固定挡墙，所述钢结构模型箱内部的前后端面均设有用于插装所述固定挡墙的多个卡槽；

所述活动挡墙位于所述钢结构模型箱侧面设为敞口的一侧，活动挡墙上沿深度钻孔安装动土压力计，所述动力推进组件用于实现所述活动挡墙的不同位移模式的转换。

本基础方案的工作原理：固定挡墙插入卡槽内，可控制钢结构模型箱填进的土体宽度。活动挡墙位于钢结构模型箱设为敞口的一侧，活动挡墙用于抵挡土体，然后通过竖向动超载组件向土体施加竖向的动态荷载，再通过动力推进组件实现活动挡墙的多种位移模式，以模拟处于竖直或倾斜状态下的实际挡墙在动超载作用下有限土体的动土压力。活动挡墙抵挡土体后，活动挡墙上的动土压力计便进行压力强度大小的测试。

本基础方案的有益效果：1、本方案采用了气压装置产生竖向动超载，通过气缸实现动超载作用下墙后有限土体的动土压力的研究，其结构简单，操作便利。

2、气缸通过承载板连接砼面板，以增大与砼面板连接的接触面积，使得砼面板动态作用更加稳固。