[实用新型]一种动-静荷载两用的土拱效应模拟试验装置

说明书

本实用新型公开了一种动‑静荷载两用的土拱效应模拟试验装置，其特点是，包括用于填充土石料的模型箱体、三维激光扫描仪以及动荷载加载装置；模型箱体由角钢、钢化玻璃板、不锈钢钢板、活动门构件、小档板以及窄钢板构成；模型箱体内的底板以及活动门构件上均匀放置电阻应变式土压力盒；在土拱形成、发展及破坏的过程中可以通过电阻应变式土压力盒以及三维激光扫描仪收集压力数据以及位移数据；一方面可用于静荷载作用下土拱的形成、发展及破坏等阶段的机理的研究；另一方面在启用动荷载加载装置后，可用于动荷载作用下土拱的形成、发展、及破坏等阶段的机理的研究；结构简单，易于拆卸。

技术领域

本实用新型涉及岩土与地下工程技术领域，具体地讲是一种动-静荷载两用的土拱效应模拟试验装置，适用于各类砂性土。

背景技术

土拱效应是太沙基通过活动门试验发现，后在岩土与地下工程领域广泛应用，主要涉及桩基、隧道等方面。简要来说，细观上，土拱效应可以描述为土体中应力转移的一种表现；宏观上，在外部荷载以及自重作用下土体发生压缩及变形，不均匀沉降出现，导致在土层的一定范围内出现类似于结构中“拱”的现象发生。当前的研究对象多集中于静荷载下二维空间内的土拱效应，而在隧道、铁路等实际工程中所面临的问题有很多需要静荷载或动荷载条件下三维空间内的土拱效应的理论知识作为支撑，但当前有关这一方面的研究较少，满足不了实际需要。因此，有必要对于静荷载下三维空间内的土拱效应以及动荷载下二维空间及三维空间内的土拱效应开展进一步的研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述已有技术存在的不足，而提供一种动-静荷载两用的土拱效应模拟试验装置。

本实用新型提供的技术方案是：一种动-静荷载两用的土拱效应模拟试验装置，其特殊之处在于，包括用于填充土石料的模型箱体、三维激光扫描仪以及动荷载加载装置；

所述模型箱体由角钢、钢化玻璃板、不锈钢钢板、活动门构件、小档板以及窄钢板构成，模型箱体的外框架由角钢与窄钢板固定组成；所述模型箱体顶部无盖板，四面挡板均为钢化玻璃板，所述左右两侧挡板以及正面挡板与角钢和窄钢板固定连接，背面挡板能前后移动；所述模型箱体底板为不锈钢钢板，底板与角钢固定连接，底板上设有两道凹槽，分别在三维空间及二维空间约束条件时固定背面挡板，底板正面上设能在模型箱体正面平面内转动的小档板，底板上有缺口，缺口位置嵌入活动门构件，活动门构件通过底板正面上的小档板固定；所述模型箱体内的底板以及活动门构件上均匀放置电阻应变式土压力盒；所述模型箱体底板下部轴线位置设有前后同向的两个动荷载加载点；所述模型箱体底板下方设置动荷载加载装置，与动荷载加载点相对应；所述模型箱体正面对准的固定架上设三维激光扫描仪。

进一步的，所述的模型箱体的外框架的左右两侧交叉固定斜撑，模型箱体的外框架的背面设横撑。

进一步的，所述的活动门构件由活动门固定挡料板、螺纹杆、连接件、传动构件、转盘、圆形垫圈、垫片以及活动门可移动挡料板构成，接连接件为长方体；所述的活动门固定挡料板与垫片螺栓固定，两者之间留有空隙；活动门可移动挡料板放置在垫片与活动门固定挡料板两者的空隙内，且活动门可移动挡料板与传动构件的一端固定连接，传动构件的另一端穿过连接件；螺纹杆的一端固定在活动门固定挡料板的正面，另一端穿过连接件并固定，转盘穿过传动构件，通过圆形垫圈固定在连接件的正面，转动转盘通过传动构件带动活动门可移动挡料板前后移动。

进一步的，所述的活动门构件的传动构件上刻有位移标尺，控制活动门的开口大小。

进一步的，所述的活动门构件的固定挡料板与活动门可移动挡料板均为可拆卸。