[发明专利]一种基于渗流作用的被动桩土拱效应试验方法

权利要求书

1.一种基于渗流作用的被动桩土拱效应试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.选取待研究的土类，制备土样，并测定土样的物理力学指标；

S2.设计试验箱中模拟桩的类型、形状、尺寸以及桩间距，并设置位移计；

S3.将步骤S1制备的土样填充在试验箱中模拟被动桩桩土作用环境，并在土样中埋设压力盒或渗压计；

S4.向土样施加荷载模拟滑坡推力，建立水循环系统模拟渗流，并通过压力盒、位移计和渗压计分别监测土样的各处应力、位移以及孔隙水压力变化，建立土样内部应力场、表面位移场和渗流场，土样在饱水或渗流时试验，向土样施加一级荷载后，启动水循环系统的水泵，向土样施加二级荷载后，打开试验箱的进水道阀门，并根据渗压计的数据调整水循环系统中水箱的高度，再打开试验箱上的排气孔，将试验箱内的残留气体排出，并关闭排气孔，逐渐加大水进入试验箱的流速至设定流速，位移计、压力盒和渗压计的数据稳定后，施加下一级荷载，并记录试验箱的出水道流出的水流速，当压力盒监测的数据呈减小趋势，位移计监测的数据增速呈变大趋势时，土拱已失效，停止试验，先关闭压力盒和渗压计，停止水循环系统，关闭试验箱进水道阀门，打开排气孔和试验箱出水道的阀门，使试验箱内的水流出，试验箱内水流出部分后在土样的不同位置取样测定孔隙度；

S5.改变土样的水环境，重复步骤S4，并分析对照不同水环境下土样的内部应力场、表面位移场和渗流场，了解土拱效应的形成、发展、失效过程以及水在其中的影响；

S6.改变试验箱中模拟桩的类型、形状、尺寸以及桩间距，重复步骤S3-S5，分析不同模拟桩条件下渗流对土拱形成、发展、失效的作用机制；

S7.更换土样，重复步骤S2-S6，探究不同土类环境下的土拱效应。

2.根据权利要求1所述的基于渗流作用的被动桩土拱效应试验方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述土样的土类包括黏土和粉土，所述土样的物理力学指标包括天然密度、干密度、颗粒密度、渗透系数、粘聚力、摩擦角、有效粘聚力和有效摩擦角。

3.根据权利要求1所述的基于渗流作用的被动桩土拱效应试验方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述模拟桩的类型包括埋入桩和悬臂桩，所述模拟桩的形状包括方形和圆形。

4.根据权利要求1所述的基于渗流作用的被动桩土拱效应试验方法，其特征在于，所述步骤S3中，土样在无水时试验，在试验箱中分层装填密实的土样，确保土样填充均匀，埋设压力盒，静置8h后密封；土样在饱水或渗流时试验，边分层装填土样，边注水，埋设压力盒和渗压计，静置12小时后密封；填充土样完毕后可加盖透明盖板，在透明盖板上设置拍照设备，所述拍照设备拍摄土样表面的变化。

5.根据权利要求1所述的基于渗流作用的被动桩土拱效应试验方法，其特征在于，所述步骤S4中，荷载通过在吊篮中施加配重实现，配重的质量通过测力计测量。

6.根据权利要求1所述的基于渗流作用的被动桩土拱效应试验方法，其特征在于，所述步骤S4中，土样在无水时试验，向土样施加一级荷载后，观察压力盒的数据，待到数据稳定后施加下一级荷载，不断逐级施加荷载，并记录监测数据，直至试验箱内土样发生较大位移，局部破坏，关闭压力盒，撤下施加的荷载，并在土样的不同位置取样测定孔隙度。

7.根据权利要求6所述的基于渗流作用的被动桩土拱效应试验方法，其特征在于，所述荷载的每一级为10kg。