[发明专利]研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置及方法

权利要求书

1.一种研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，其特征在于：

所述模型试验装置包括模型箱、刚性面板、柔性垫层、可移动挡板、竖向加载系统及测试系统，所述刚性面板设置在所述模型箱前端，其一端转动地连接于所述模型箱的底部；所述柔性垫层设置在所述刚性面板朝向所述可移动挡板的表面上，其与所述可移动挡板间隔设置；所述可移动挡板可拆卸地连接于所述模型箱，其位于所述模型箱内；所述竖向加载系统设置在所述模型箱的外侧，其用于对所述模型箱内的填土施加竖向载荷；所述测试系统邻近所述刚性面板设置，其用于采集及分析实验数据；

所述刚性面板、所述模型箱及所述可移动挡板之间形成容纳空间，所述容纳空间用于收容填土；通过改变所述可移动挡板于所述模型箱上的安装位置来改变所述刚性面板与所述可移动挡板之间的距离，进而改变所述填土的宽度，以模拟出不同墙后填土宽度对挡土墙后土压力分布的影响；所述刚性面板通过相对于所述模型箱的转动来改变自身与所述模型箱的底部之间的夹角，继而对不同倾角的挡土墙进行模拟。

2.如权利要求1所述的研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，其特征在于：所述模型箱包括不锈钢框架及设置在所述不锈钢框架内的塑料板，多个所述塑料板分别作为所述不锈钢框架的底板及侧板。

3.如权利要求2所述的研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，其特征在于：所述塑料板、所述柔性垫层及所述可移动挡板形成所述容纳空间；所述模型箱垂直于所述刚性面板转动方向的相对的两个侧板上分别开设有弧形开口槽，第一螺栓的一端穿过所述弧形开口槽后连接于所述刚性面板，以将所述刚性面板固定；所述弧形开口槽的圆心位于所述模型箱的侧板与底板的相接处，且所述弧形开口槽的圆心角为46°。

4.如权利要求1所述的研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，其特征在于：所述模型箱的侧壁上还设置有多对滑轨，多对所述滑轨间隔设置，所述可移动挡板通过所述滑轨连接于所述模型箱。

5.如权利要求4所述的研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，其特征在于：每对所述滑轨中的两个滑轨分别设置在所述模型箱相对的两个侧壁上且相对设置，所述滑轨用于收容部分所述可移动挡板；所述可移动挡板的两端分别插入对应的所述滑轨中，由此所述可移动挡板连接于所述模型箱。

6.如权利要求1所述的研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，其特征在于：所述刚性面板还开设有两排圆孔，所述圆孔用于供所述测试系统的位移计穿过，以使所述位移计测量不同高度处的柔性垫层的压缩量。

7.如权利要求6所述的研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，其特征在于：所述柔性垫层朝向所述可移动挡板的表面上设置有数块刚性薄片，所述刚性薄片分别粘贴于所述柔性垫层与所述圆孔相对应的位置；所述测试系统包括多个土压力盒、多个位移计、支架及静态应变采集仪，多个所述土压力盒沿所述模型箱的高度间隔设置在所述柔性垫层上，以用于测量挡土墙后不同高度处的土压力；所述支架设置在所述刚性面板外；所述位移计水平设置在所述支架上，其一端穿过所述圆孔及所述柔性垫层后抵靠在刚性薄片上，以测量所述柔性垫层不同高度处的水平压缩量，进而将测量到的数据传输给所述静态应变采集仪。

8.如权利要求7所述的研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，其特征在于：所述测试系统还包括便携式计算机，所述土压力盒及所述位移计分别连接于所述静态应变采集仪，所述静态应变采集仪将采集到的来自所述土压力盒及所述位移计的数据传输给所述便携式计算机，所述便携式计算机对接收到的数据进行分析处理，以得到所述柔性垫层的减压性能。

9.如权利要求1-8任一项所述的研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，其特征在于：所述竖向加载系统包括反力架、千斤顶及加载板，其用于向所述填土施加竖向载荷；所述反力架基本呈H型，其设置于所述模型箱的外侧；所述千斤顶连接于所述反力架，其与填土相对；所述加载板连接于所述千斤顶的一端，其用于施压给填土。

10.一种研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)提供如权利要求1-9任一项所述的研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，并调整及固定所述刚性面板；

(2)确定所述可移动挡板的安装位置，并将所述可移动挡板安装到对应的安装位置；

(3)采用砂雨法在所述刚性面板与所述可移动挡板之间分层铺设中粗砂，直至所述刚性面板的顶部；之后，所述竖向加载系统向所述填土逐级施加竖向载荷；

(4)所述测试系统实时采集竖向加载过程中的土压力及位移数据，并根据采集到的所述土压力及位移数据分析挡土墙后柔性垫层的减压性能。