[发明专利]一种二维相似土模型试验装置和试验方法

说明书

本发明公开了一种二维相似土模型试验装置和试验方法，包括二维相似土模型箱和相似土组成，二维相似土模型箱包外框架、固定挡板系统、相似土、模型箱承台、可活动挡板系统、千斤顶，T型板，双导梁，T型板限位槽，滑槽；多功能模型箱可以通过改变T形板的位置改变箱体的尺寸，并且在T形板的上部可以预制不同的构件模拟不同试验，填料相似土采用棒体椭圆截面增大抵抗矩使得相似土与真实土体更接近。通过不同材料配合比的调整可以模拟不同的土体重度；本发明可以广泛应用于二维离散元模拟试验。

技术领域

本发明一种二维相似土模型试验装置和试验方法，属于岩土工程技术领域。

背景技术

随着20世纪60年代随着土木工程的发展，一种新的技术体制渐渐形成，那就是岩土工程。岩土工程是为了解决岩石和土体的工程问题，典型的岩土工程问题包括地基与基础工程、边坡挡墙和地下工程等。

随着工程技术的不断发展，岩土工程领域的研究也不断深入。由于实际工程体量庞大，工程环境复杂，施工中不确定因素较多这就大大加大了岩土工程研究的难度，为了解决这些问题，室内模型试验成为了岩土工程研究不可缺少的一部分。室内模型试验可以将实际工程的建筑对象进行成比例的缩小，将实际工程问题搬到实验室里，通过一些精密的室内试验仪器得到可靠的实验数据，从而指导实际工程。

土工试验箱就是一种常用的模型试验装置。常规的土工试验箱为了试验的精确往往一个模型箱只能做一个模型试验；由于尺寸限制，在试验过程中出现问题很难调整，容易造成浪费，土是一种各项异性材料，采用土体做试验有它的必然性，但有时会给试验造成困难，在一些试验中某些无关性质和无关参数会影响试验的准确性。由此可见发明一种土的代替物十分必要；在一定程度上面可以灵活调整尺寸且具有一定可重复性的试验箱可以大大节约试验成本，同时降低了试验的难度。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种二维相似土模型试验装置和试验方法，该装置能够重复使用，灵活调整试验箱尺寸并且提供了一种相似土，可以在一定程度上面反映土体的二维性质，尤其适用于模拟路堤、挡墙、边坡、地基等。

本发明通过以下技术方案实现：

一种二维相似土模型试验装置，包括模型箱、设置于模型箱内的相似土；

所述模型箱包括外框架、固定挡板、模型箱承台、活动挡板、位移控制系统，T型板，双导梁，T型板限位槽，滑槽；

所述模型箱承台上设置有双导梁，所述双导梁相互平行设置，其中一导梁上表面设置有刻度，所述双导梁之间设置有滑槽，所述滑槽内滑动嵌设截面为T型的T型板；所述双导梁上表面设置有T型板限位槽，所述T型板限位槽内可拆卸设置有限位钢片；所述限位槽中可以插入限位钢片限制T形板的位置，限位槽宽度1-2mm。

所述模型箱承台上设置有立方体形外框架，所述外框架上嵌设有一侧板和前后两板，所述侧板和前后两板均为固定挡板，所述外框架设置于双导梁上方；

所述模型箱底部设置有活动底板，所述活动底板包括多块拼接的T型板，所述T型板上部设置有活动挡板，所述活动挡板平行于侧板，所述活动挡板与外侧设置有位置调节装置；

所述的相似土由截面为椭圆形不同材质的棒体堆积而成，棒体的长度与模型箱宽度相同为20-40cm，一般优选为30cm，棒体的粗细包括三种以上尺寸，棒体的材质包括钢棒、橡胶棒、铝棒和塑料棒。

所述位移控制系统为千斤顶或液压气缸，所述位置调节装置的数量为一个或多个。

所述外框架构成的前后两平面上嵌装的固定挡板为透明挡板，所述透明挡板上设置有网格和刻度。

所述钢棒、橡胶棒、铝棒和塑料棒调整不同材料棒体的比例可以实现对相似土弹性模量、摩擦角、孔隙率、重度等基本实验参数的控制