[发明专利]分层卸荷与非均匀侧移支护侧压力测试模型装置与方法

说明书

本发明提供了一种分层卸荷与非均匀侧移支护侧压力测试模型装置与方法，所述装置包括：三角斜撑架、加载框、肋尺槽架、加载单元、加载拐、回复弹簧、拼接挡墙、微型土压力传感器、橡胶薄膜、模型箱；所述方法基于所述装置。本发明可以模拟基坑分层开挖卸荷过程支护结构的侧压力，为工程设计与支护提供依据；可以研究非均匀位移时支护结构侧压力的分布规律及其随位移的变化规律。特别地，可以精确控制各深度处挡墙的侧移量，还可以较小的加载推力实现挡墙的被动位移加载。

技术领域

本发明涉及一种岩土工程的室内模型试验系统与测试方法，具体地，涉及一种分层卸荷与非均匀侧移支护侧压力测试模型装置与方法。

背景技术

基坑逐步开挖卸荷，支护结构上土压力的分布规律是基坑工程研究的重要内容，也是基坑支护设计的依据，支护结构土压力随着开挖过程的变化规律也是岩土工程的重要科学问题。

刚性挡墙土压力研究的甚多，实际工程中，除了重力式挡墙以外，其他各种支护结构在使用过程中，均会产生挠曲变形，体现出柔性挡墙特点，侧移沿深度非均匀分布才是各种支护结构工作状态的普遍真实工况，非均匀侧移的土压力特点的实验与理论研究相对较少。

截至目前，国内外关于研究开挖卸荷土压力的试验装置并不多，且分层数较少，一次性卸荷深度太大，难以模拟实际工况；研究非均匀位移时支护结构上土压力的实验装置更为少见。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种分层卸荷与非均匀侧移支护侧压力测试模型装置与方法，通过模拟基坑分层开挖过程支护结构的侧压力，为工程设计与支护提供依据；通过本发明所述装置和方法可以研究非均匀位移时支护结构侧压力的分布规律及其随位移的变化规律。

根据本发明的第一个方面，提供一种分层卸荷与非均匀侧移支护侧压力测试模型装置，所述装置包括：模型箱、拼接挡墙、三角斜撑架、加载框、肋尺槽架、加载单元、回复弹簧、微型土压力传感器、橡胶薄膜；

所述模型箱为一端侧壁缺失的长方体箱体；

所述拼接挡墙位于模型箱侧壁缺失一端的箱体内部，拼接挡墙由多条等长的带肋墙片单元沿竖向拼接组成，每条带肋墙片单元的一条对角线两角处设有弹簧拉孔；

所述微型土压力传感器有多个，多个微型土压力传感器分别设置在拼接挡墙的各条带肋墙片单元面向模型箱内侧面上；

所述橡胶薄膜覆盖在拼接挡墙向模型箱内侧的一面上，橡胶薄膜的四周粘结在拼接挡墙上，用于隔离土体进入拼接挡墙的多条带肋墙片单元拼接缝隙内；

所述三角斜撑架由不少于两片的三角斜撑片，以及位于三角斜撑片之间用于连接三角斜撑片的水平连接杆件构成；

所述肋尺槽架由一系列长方体和一块矩形背板构成，一系列长方体沿竖向等间距规则布置并固定在矩形背板上，所述间距即为楔尺槽；矩形背板固定在三角斜撑架上，在矩形背板上、各长方体一条对角线的两角点对应处设有弹簧拉孔；

所述回复弹簧的两端分别钩在带肋墙片单元上的弹簧拉孔上和肋尺槽架的矩形背板上的弹簧拉孔上；

所述加载框由矩形边框与边框加强杆构成，矩形边框设置在肋尺槽架的外围，边框加强杆与矩形边框连接固定，并在矩形边框的一边即加载边上设有若干螺纹孔；

所述加载单元由加载楔尺、转动端头、环盖、螺杆和加载手柄构成；其中：加载楔尺安插在肋尺槽架的楔尺槽中，加载楔尺为直角梯形厚板，直角梯形的直角边侧面紧贴肋尺槽架的矩形背板，直角梯形的斜边侧面紧贴楔形背肋侧边斜面，加载楔尺较大端即直角梯形下底边侧面朝外并设有圆形内凹构造；转动端头的一端安装在加载楔尺较大端的圆形内凹构造内；环盖盖在转动端头的一端外侧，并固定在加载楔尺的较大端端头；转动端头的另一端与螺杆一端连接，螺杆的另一端穿过加载边上的螺纹孔与加载手柄连接；加载手柄的外侧设有数个圆孔的内凹构造。