[发明专利]一种模拟加筋土挡墙墙趾受冲刷的离心模型试验装置与试验方法

权利要求书

1.一种模拟加筋土挡墙墙趾受冲刷的离心模型试验装置，其特征在于，包括：

模型试验箱；

置于模型试验箱内的加筋土挡墙模型；

吸沙机构：其设置在模型试验箱上，并用模拟水流掏蚀现象来逐层吸除加筋土挡墙另一侧的地基土；

所述的吸沙机构包括抽风机、集沙盒、送沙管道、移动组件和吸沙口，其中，所述的集沙盒设置在模型试验箱顶部，在集沙盒上还设有抽风口和沙盒入口，所述的抽风机布置在抽风口位置，所述的送沙管道布置在移动组件上，并可由移动组件带动在水平和竖直方向上移动，所述送沙管道的一端连接所述沙盒入口，另一端连接所述吸沙口。

2.根据权利要求1所述的一种模拟加筋土挡墙墙趾受冲刷的离心模型试验装置，其特征在于，所述的加筋土挡墙模型包括铺设在模型试验箱底部的地基土、设置在地基土中间位置的加筋土挡墙，以及压实填充在加筋土挡墙其中一侧与模型试验箱侧面所围空腔内的填土，所述的加筋土挡墙由埋设在地基土中的水平基座、逐层铺设在水平基座上的墙面模块、以及若干层从上到下水平铺设在填土中并与所述墙面模块连接的筋材组成。

3.根据权利要求2所述的一种模拟加筋土挡墙墙趾受冲刷的离心模型试验装置，其特征在于，相邻两层墙面模块之间，位于上层的墙面模块的底部与位于下层的墙面模块的顶部设有相互契合的凹槽与凸起；

所述的加筋土挡墙的中间墙面位置还布置有位移传感器；

在每层筋材与加筋土挡墙之间还设有电阻式应变片。

4.根据权利要求1所述的一种模拟加筋土挡墙墙趾受冲刷的离心模型试验装置，其特征在于，所述的模型试验箱的内壁上还涂抹有凡士林，并粘贴有透明塑料膜。

5.根据权利要求1所述的一种模拟加筋土挡墙墙趾受冲刷的离心模型试验装置，其特征在于，所述的送沙管道由若干段硬管和软管拼接而成，其中，所述的软管在沿水平移动方向和竖直移动方向均设有至少一段。

6.根据权利要求1所述的一种模拟加筋土挡墙墙趾受冲刷的离心模型试验装置，其特征在于，所述的移动组件包括设置在模型试验箱顶部的水平滑轨、设置在水平滑轨上并可沿其来回移动的移动平台，以及安装在移动平台上的竖向滑轨，所述的送沙管道布置在竖向滑轨上，并可沿其在竖向来回移动。

7.根据权利要求1所述的一种模拟加筋土挡墙墙趾受冲刷的离心模型试验装置，其特征在于，该离心模型试验装置还包括高速摄像机，其设置在模型试验箱旁，并用于记录吸沙过程中模型试验箱内的图像变化；

以模型试验箱不与填土接触的一侧为正面，所述的模型试验箱的正面设置有有机玻璃视窗，所述高速摄像机相对固定布置在有机玻璃视窗旁。

8.根据权利要求7所述的一种模拟加筋土挡墙墙趾受冲刷的离心模型试验装置，其特征在于，该离心模型试验装置还包括计算机，其分别连接所述吸沙机构与高速摄像机。

9.一种模拟加筋土挡墙墙趾受冲刷的离心模型试验方法，其采用如权利要求1-8任一所述的离心模型试验装置实施，其特征在于，该试验方法包括以下步骤：

(1)在模型试验箱内制备地基土，在地基土中间位置埋置水平基座，然后，在水平基座上放置第一层墙面模块，然后铺设与墙面模块对应高度的填土并压实，最后，铺设与墙面模块连接的筋材，同时，在筋材与墙面模块的连接位置设置电阻式应变片，如此往复，直至加筋土挡墙完成；

(2)在模型试验箱上安装有吸沙机构，同时，将计算机与吸沙机构和高速摄像机连接，并调整高速摄像机位置与拍摄参数，确保其能拍摄到模型试验箱内的清晰图像；

(3)将模型试验箱放置在离心机上，调整其加速度至设定值并稳定，然后，控制吸沙机构移动，分层吸除加筋土挡墙一侧的地基土，直至完成水流掏蚀模拟过程，同时，采用高速摄像机记录整个吸沙过程中模型试验箱内的图像变化；

(4)处理高速摄像机所记录的图像，即得到模拟水流掏蚀过程中加筋土挡墙的变化破坏特征和稳定性演化过程。