[发明专利]一种用于模型试验的剪切结构模型桩

说明书

技术领域

本发明涉及土木水利等工程中边坡和地基中的桩基础模型试验技术领域，具体涉及一种用于模型试验的剪切结构模型桩。

背景技术

桩基础是土木、水利等工程中得到了广泛应用。近年来抗滑桩已经作为一种常用加固方法在实际的滑坡治理中发挥了重要作用（熊朝辉.深汕高速公路101滑坡整治新技术—园安抗滑桩明洞[J].岩石力学与工程学报,2001,20(4):532–537.；刘新荣，梁宁慧，黄金国，等.抗滑桩在边坡工程中的研究进展及应用[J].中国地质灾害与防治学报，2006，17(1):56–62.）。目前，在抗滑桩加固边坡的设计计算方法等方面已经取得了不少进展，但仍缺乏能够合理考虑抗滑桩加固机理的分析评价方法。有必要深入研究不同荷载条件下抗滑桩加固边坡的变形和破坏机理，揭示抗滑桩与其周围土体的相互作用机理和规律。离心模型试验是岩土工程的重要研究手段之一，在国内外被广泛采用，如BRANDENBERG S J,BOULANGER R W,KUTTER B L,et al.Behavior of pile foundations in laterally spreading ground during centrifuge tests[J].Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,2005,131(11):1378–1391.、ABDOUN T,DOBRY R,O’ROURKE T D,et al.Pile response to lateral spreads:centrifuge modeling[J].Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,2003,129(10):869-878.以及于玉贞，邓丽军.抗滑桩加固边坡地震响应离心模型试验[J].岩土工程学报,2007,29(9):1320–1323.。抗滑桩在离心模型试验中的合理模拟是一个重要的问题，尤其是在再现加固土坡的不同破坏模式和加固材料的选择等方面，需要进行合理抽象进而促进对加固土坡破坏机制的研究，为合理评价抗滑桩的加固效果提供基础。

对于抗滑桩来说，在边坡承受各类荷载的过程中，主要发挥抗拉和抗剪强度，对边坡提供抗力，阻止滑裂面的产生，加固结构发生破坏的模式主要是抗拉破坏和抗剪破坏。已有模型桩的选择多为某种确定的均匀材料，比如各种金属等，这些材料的抗拉和抗剪强度一般都是固定的，在确定的边坡条件下，它的破坏模式也是一定的。现有模型桩的选择无法全面的反映桩的各类强度对其破坏模式的影响，尤其是剪切破坏模式，难以对加固效果进行全面评价进而实现对加固结构更好的选择。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种用于模型试验的剪切结构模型桩，可以实现模型试验中模型桩的不同强度的剪切破坏模式的模拟；原理简单，控制方便；成本低；可以促进新型桩的研究。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于模型试验的剪切结构模型桩，由多个剪切结构模块1顺次咬合构成，每个剪切结构模块1的横截面以工字形状为主体，工字形状中的下横边2两端分别向下连接竖边4，每个竖边4的端头均带有向内的横向隔挡3，工字形状中的上横边5的长度与两条竖边4的间距一致，剪切结构模块1的上横边5插入至相邻模块的两条竖边4之间实现咬合。

实现咬合之后，上横边5与相邻模块的下横边2之间设置有圆柱滚轴6，圆柱滚轴6的长度方向与上横边5长度方向垂直，上横边5与相邻模块的两个横向隔挡3之间均设置圆珠滚轴7，相邻模块之间的接触面用胶水粘接。

与现有技术相比，本发明由一定边长（如1cm）的模块通过结构咬合以及粘接而成，可以根据研究需要选择不同的块体尺寸，连接铝块到任意长度，形成具有若干个可发生剪切破坏面的桩结构。本发明的各个块体之间通过胶水进行粘接，采用不同的粘接厚度和粘接材料可以达到不同的强度，使模型桩具有不同的抗剪强度，选择合适的粘接材料形成具有不同强度的系列化模型桩，可以在试验中任意调整桩的强度比例，实现剪切破坏模式的模拟和研究不同桩的加固效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明圆柱滚轴6结构示意图。

图3为图2左视图。

图4为本发明圆珠滚轴7框体结构示意图。

图5为本发明圆珠滚轴7装上圆珠之后结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。