[发明专利]平面应变条件下的挡墙土压力模型实验装置及试验方法

说明书

本发明公开了平面应变条件下的挡墙土压力模型实验装置及试验方法，它解决了现有技术中试验装置模拟与实际工程不符的问题，具有实现不同位移模式下土压力与侧向位移关系确定，实现完全意义上的平面应变假定，极大地缩小模型尺寸，简化试验步骤的有益效果，其方案如下：一种平面应变条件下的挡墙土压力模型实验装置，包括U型结构，包括一侧的主体墙身，主体墙身表面设有若干压力传感器；侧墙，包围U型结构，在U型结构内设置填料；若干推进机构，推进机构分别与主体墙身连接，且若干推进机构上下设置，以使主体墙身的上半段和/或下半段在两组推进机构的带动下相对于挡土底座实现转动或平动。

技术领域

本发明涉及道路工程领域，特别是涉及平面应变条件下的挡墙土压力模型实验装置及试验方法。

背景技术

随着我国耕地资源的日益紧张，高速公路建设中土地资源日益紧张，挡土墙代替高路堤边坡技术受到了工程界的广泛关注。在挡土墙的设计中，墙后土压力问题一直以来受到了学界和工程界的广泛关注，因为土压力的确定直接关系到挡土墙的结构计算和整体稳定性计算。传统的挡土墙设计的极限平衡法都是基于平面应变假定，假设挡土墙绕底转动，产生足够大的侧向位移量使墙后土体达到主动极限平衡状态。而实际工程中，挡土墙可能表现出不同位移模式，墙身侧向位移量也不一定能够到达到主动土压力所需要的量值而处于非极限状态下。Terzaghi在1936年开展的大量挡土墙土压力模型试验中指出不同位移模式下墙背土压力分布模式有很大的区别；非极限状态下的土压力远大于极限平衡状态下的主动土压力。因此发明人发现有必要开展不同位移模式下的挡土墙土压力分布研究，以及非极限状态下土压力与侧向位移量关系的研究，此外，现有技术中利用实际土体做填料的缩尺试验往往会因为宽度方向受限而引起不可避免的边界效应，使试验条件与平面应变假设不符合。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种平面应变条件下的挡墙土压力模型实验装置，能对挡土墙位移模式和位移量进行精确控制，易于加工，安装、拆卸方便，能够重复利用，安全性高。

一种平面应变条件下的挡墙土压力模型实验装置的具体方案如下：

一种平面应变条件下的挡墙土压力模型实验装置，包括：

U型结构，包括一侧的主体墙身，主体墙身表面设有若干压力传感器；

侧墙，包围U型结构，在U型结构内设置填料；

若干推进机构，推进机构分别与主体墙身连接，且若干推进机构上下设置，以使主体墙身的上半段和/或下半段在两组推进机构的带动下相对于U型结构底部实现转动或平动。

上述的模型实验装置，通过U型结构，配合侧墙的设置，可形成试验箱，通过推进机构的设置可有效模拟不同位移模式下挡土墙压力与侧向位移关系的测量。

进一步地，所述主体墙身的顶部和底部分别设置位移传感器，位移传感器与压力传感器分别与控制器连接，压力传感器用于测量当侧向有压力时，挡土墙内侧所受的压力，位移传感器用于确定挡土墙顶部和底部的位移量。

进一步地，所述主体墙身为L型形状，所述的压力传感器依次排列于主体墙身内侧，相邻的压力传感器间隔设定距离设置，且间隔处通过支撑片支撑，支撑片为橡胶，且主体墙身底端为三角形状以使主体墙身绕底部转动时不受到阻碍，压力传感器可与位移传感器一一对应，每一排设置一个压力传感器，然后再设置一个位移传感器。

进一步地，为了保证压力传感器的设置可靠性，所述U型结构还包括挡土底座，在所述主体墙身的对立侧设置副挡土墙，挡土底座设于所述主体墙身的底部，设于所述副挡土墙的侧部，填料分层填筑，每层填筑的高度为10-20cm，挡土底座的宽度与主体墙身、副挡土墙的宽度分别相同。

进一步地，所述推进机构包括第一推进机构，第一推进机构为通过反力架支撑的第一螺旋推进机构，第一螺旋推进机构通过第一夹具与所述主体墙身铰接连接，第一螺旋推进机构与主体墙身的上半段铰接连接。