[发明专利]静动荷载条件下Trapdoor模型试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种静动荷载条件下Trapdoor模型试验装置，包括容纳填土（12）的试验箱（1），所述试验箱（1）的上部设有对填土施加载荷的加载机构（2），所述试验箱（1）的底部设有固定单元（5）和活动门单元（4），所述固定单元（5）设于所述活动门单元（4）的两侧，其特征在于：

所述活动门单元（4）由第一薄板（6）、设于所述第一薄板（6）底部的弹簧（7）以及磁力锁（8）组成，在填土自重和所述加载机构（2）荷载作用下，所述活动门单元（4）自发发生位移变化，用于真实模拟局部荷载作用下土拱形成与演化机制；

所述弹簧（7）可拆卸设置，可根据土体的性质替换不同刚度的弹簧，以实现不同相对位移和工程背景下土拱的模拟；

所述活动门单元（4）由一块或多块第一薄板（6）组成；

所述试验装置用于研究局部荷载作用下土拱的演化规律。

2.根据权利要求1所述的一种静动荷载条件下Trapdoor模型试验装置，其特征在于，所述固定单元（5）由第二薄板（9）和设于所述第二薄板（9）下部的钢撑（10）组成。

3.根据权利要求2所述的一种静动荷载条件下Trapdoor模型试验装置，其特征在于，所述活动门单元的第一薄板（6）上布设监测弹簧位移量的位移计，所述填土（12）内和第一、第二薄板上布设监测动土压力的变化情况的土压力计。

4.根据权利要求3所述的一种静动荷载条件下Trapdoor模型试验装置，其特征在于，所述试验箱内部铺设填土（12），所述填土（12）内部铺设多层筋材（11），所述筋材（11）表面布设监测筋材轴力变化的应变计。

5.根据权利要求1所述的一种静动荷载条件下Trapdoor模型试验装置，其特征在于，所述试验箱由四块面板组成，其中前面板由透明的有机玻璃组成，以便于试验中对填料变形的观测，其他三面均由钢板组成。

6.根据权利要求1所述的一种静动荷载条件下Trapdoor模型试验装置，其特征在于，所述加载机构（2）安装在位于所述试验箱（1）上部的反力架（3）的下部，包括伺服控制箱（13）、加载控制器（14）、压力传感器（15）及加载板（16）；

所述加载控制器（14）连接在所述伺服控制箱（13）下部，所述压力传感器（15）连接在所述加载控制器（14）下部，所述加载板（16）通过螺杆（17）连接在所述压力传感器（15）的下部，所述加载板（16）上安装监测填料顶部沉降的位移计（18）。

7.根据权利要求1所述的一种静动荷载条件下Trapdoor模型试验装置，其特征在于，所述试验箱（1）连接用于监测土拱效应在表面静动荷载作用下位移发展规律的PIV系统（19）。

8.一种静动荷载条件下Trapdoor模型试验方法，其特征在于，采用如权利要求2-7任一项所述的静动荷载条件下Trapdoor模型试验装置进行，具体包括以下步骤：

步骤1：按照设定的填土颗粒级配曲线，配置相应的填土；

步骤2：设置活动门方式及活动门数量，调整活动门单元高度，保证活动门单元与固定单元在同一水平高度；

步骤3：在活动门单元和固定单元的薄板的凹槽内布设土压力传感器，将填土按照选定的密实度分层填筑至试验箱内，并在相应的位置铺设筋材；

步骤4：打开磁力锁，活动门单元下的弹簧在上部填土自重作用下被压缩，使活动门单元下降，形成填土自重情况下的初始土拱，监测土压力、筋材应变及填土位移的发展规律；

步骤5：对填土表面施加指定的荷载，监测土压力、筋材应变、填土位移发展的规律。