[发明专利]大型原位抗滑桩模型试验装置及其方法

说明书

本发明涉及大型原位抗滑桩模型试验装置及其方法，包括试样制备系统、垂向压力系统、水平剪切系统、反力系统及数据采集系统；试样制备系统包括基坑内的剪切盒和土体试样，一侧土体内设置竖向的抗滑桩；另一侧设置有向剪切盒施加水平剪切力的水平剪切系统和反力系统，试样制备系统上方设置有向剪切盒施加垂向压力的垂向压力系统；数据采集系统包括设置在剪切盒的位移计、抗滑桩迎土面和背土面两侧的压力盒和应变片、以及抗滑桩桩顶横向和竖向的位移计。本发明适用于原位土试样在埋入式抗滑桩工况下桩土力学特性的测定，获取桩‑土相互作用过程，揭示公路高陡边坡的稳定性状并指导实体工程防护工作，可为工程设计和施工提供更加准确的试验数据。

技术领域

本发明涉及边坡防护工程领域中的桩土作用特性测试技术，具体涉及一种大型原位抗滑桩模型试验装置及其方法。

背景技术

边坡失稳是一种危害性极其严重的地质灾害，公路边坡的防护治理始终是地质灾害防治的重要任务，尤其针对于支挡型公路高陡边坡。作为支挡结构物的抗滑桩，在横向受力时，由于其对周围岩（土）体扰动相对较小，加之施工快捷，在边坡治理等工程中被广泛应用。作为相互作用的复杂受力体系，滑坡体与抗滑桩之间相互作用机理一直是抗滑桩加固机制和设计理论研究的核心内容。

为研究岩（土）体与抗滑桩相互作用机制，主要利用模型试验进行了一定的研究并均取得了重要的研究成果。由于岩土体参数的不确定性、试验条件的局限性以及其他因素，使许多试验成果与试验初衷仍存在差距。目前的滑坡灾害治理设计过程中，没有把岩（土）体与抗滑桩的相互作用的复杂性考虑进去，如桩体内力变化特性、滑坡推力分布规律等，这些因素均涉及到抗滑桩工程的安全性和经济性。

目前，我国边坡工程中抗滑桩的设计水平有限，尤其针对埋入式抗滑桩的设计目前仍处于探索阶段，在公路边坡支护结构受力特性及桩土相互作用机理研究方面，更是少有进行抗滑桩模型试验装置及其方法。

发明内容

基于现有原位模型试验开展匮乏的现状，本发明提供了一种大型原位抗滑桩模型试验装置及其方法，适用于分析埋入式抗滑桩和岩（土）体边坡坡体内受力与变形状态，获取桩-土相互作用过程，揭示公路高陡边坡的稳定性状并指导实体工程防护工作，可为工程设计和施工提供更加准确的试验数据。

本发明所采用的技术方案为：

大型原位抗滑桩模型试验装置，其特征在于：

所述装置包括试样制备系统、垂向压力系统、水平剪切系统、反力系统及数据采集系统；

试样制备系统包括基坑内的剪切盒，盒内填充有土体试样，剪切盒一侧的土体内设置有竖向的抗滑桩；

试样制备系统另一侧设置有向剪切盒施加水平剪切力的水平剪切系统和反力系统，试样制备系统上方设置有向剪切盒施加垂向压力的垂向压力系统；

数据采集系统包括设置在剪切盒顶板上竖向的位移计、剪切盒侧板上横向的位移计、抗滑桩迎土面和背土面两侧的压力盒和应变片、以及抗滑桩桩顶横向和竖向的位移计。

垂向压力系统自上而下依次为堆载平台、工字钢梁、承压钢板、加压千斤顶和竖向的传力板，该传力板位于剪切盒顶板上。

承压钢板设置有上下两层，两层承压钢板之间设置有滚轴排。

水平剪切系统包括平推千斤顶和横向的传力板，该传力板位于剪切盒侧板上。

水平剪切系统一侧的反力系统为设置于基坑内壁的竖向的反力支座。

抗滑桩在剪切盒一侧的土体内单排多根设置。

大型原位抗滑桩模型试验装置的试验方法，其特征在于：

包括以下步骤：