[发明专利]柱体结构主被动土压力联合模型实验装置及其试验方法

说明书

本发明涉及岩土工程支护结构研究的技术领域，公开了柱体结构主被动土压力联合模型实验装置，包括实验槽、制动装置、柱体模型、缆绳和压力传感器，所述实验槽内装有充填物，所述柱体模型竖直埋设于所述填充物中，所述压力传感器安装于所述柱体模型的表面且被所述充填物覆盖，所述制动装置通过收拢所述缆绳来牵引所述柱体模型；所述压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器设于所述柱体模型的运动方向上；所述第二压力传感器设于背离所述柱体模型的运动方向上。通过测量柱体模型发生位移时的主被动土压力，能有效模拟并测量支护结构在土体滑动时受到的主被动土压力情况，对实际的支护结构的设计及施工有重要的参考意义。

技术领域

本发明专利涉及岩土工程支护结构研究的技术领域，具体而言，涉及柱体结构主被动土压力联合模型实验装置及其试验方法。

背景技术

近几年，由于城市地铁工程车站、综合管廊明挖区间、高层建筑等涉及的大量的深、大基坑工程，危险边坡治理工程中的抗滑桩，老旧偏斜建筑物纠偏工程中的卸土孔，码头等变形敏感高强度堆载地区周边布设的卸荷孔等工程均应用了了大量的支护结构。这些支护结构是为保证结构施工或工程周边环境的安全，对侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。而一般的基坑支护多是临时结构、投资太多也易造成浪费，但支护结构不安全又势必会造成工程事故。因此，如何安全、合理地选择合适的支护结构并根据基坑工程的特点进行科学的设计是基坑工程要解决的主要内容之一。

支护结构在土体滑动趋势下，其一侧受到主动土压力作用，另一侧受到被动土压力作用，在支护结构的设计过程中，对支护结构在土体滑动时所受到的主动土压力和被动土压力情况的研究非常有必要，现有技术中缺乏模拟并测量支护结构在土体滑动时其主动土压力和被动土压力的简便装置。

发明内容

本发明的目的在于提供柱体结构主被动土压力联合模型实验装置及其试验方法，旨在解决现有技术中，模拟并测量支护结构在土体滑动时其主动土压力和被动土压力的简便装置的问题。

本发明是这样实现的，柱体结构主被动土压力联合模型实验装置，包括实验槽、制动装置、柱体模型、缆绳和压力传感器，所述实验槽内装有充填物，所述柱体模型竖直埋设于所述填充物中，所述压力传感器安装于所述柱体模型的表面且被所述充填物覆盖，所述制动装置通过收拢所述缆绳来牵引所述柱体模型；所述压力传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器设于所述柱体模型的运动方向上，用于测量被动土压力；所述第二压力传感器设于背离所述柱体模型的运动方向上，用于测量主动土压力。

进一步的，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器布置在所述柱体模型外表面的同一高度上。

进一步的，在所述柱体模型外表面的不同高度上布置有多个所述压力传感器，用于测量不同高度的主动土压力和被动土压力。

进一步的，所述制动装置连接有加载控制器，用于控制所述制动装置收放所述缆绳的速度。

进一步的，所述压力传感器连接有数据采集系统，所述压力传感器所测得的压力数据传输至所述数据采集系统。

进一步的，所述缆绳上设有拉力传感器，用于检测所述缆绳的拉力，所述拉力传感器所测得的拉力数据传输至所述数据采集系统。

进一步的，所述制动装置包括刚性框架、电机和滑轮组，所述电机和所述滑轮组设于所述刚性框架上，所述缆绳经由所述滑轮组导引后连接至所述电机，所述滑轮组包括下滑轮和上滑轮，所述上滑轮在所述刚性框架上的高度可调。

进一步的，所述压力传感器为箔式微型压力计。

基于柱体结构主被动土压力联合模型实验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：