[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

说明书

本发明属于岩土工程模型试验方法相关技术领域，其公开了一种研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置及方法，所述装置包括模型箱、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内侧；所述可移动挡板可拆卸地连接于所述模型箱；所述竖向加载系统设置在所述模型箱的外侧；所述测试系统邻近所述刚性面板设置；通过改变所述可移动挡板的安装位置进而改变填土的宽度；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。本发明适用性较好，结构简单，易于加工。

技术领域

本发明属于岩土工程模型试验方法相关技术领域，更具体地，涉及一种研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置及方法。

背景技术

挡土墙是土木工程实践中重要的结构物之一，其主要功能在于抵抗侧向土压力，防止墙后土体发生滑动或者坍塌，目前已经广泛应用于房屋建筑、水利工程、公路与铁路工程等工程建设中。传统的挡土墙多为刚性结构，包括重力式挡土墙、衡重式挡土墙、扶壁式挡土墙和桩板墙等，其支撑刚度较大、侧向位移小，但由于对墙后土体的限制作用过强，不利于土体自身抗剪强度的发挥，同时也导致墙后土压力过大，不利于挡土墙的稳定，特别是地震作用下，墙后土压力容易快速增大，从而导致挡土墙失稳破坏。

柔性支挡结构允许被支挡土体发生容许范围内的变形，发挥土体的自稳能力，从而减小作用于支挡结构的土压力。为了改进刚性挡土墙的工作性状，在被支挡土体和刚性挡土墙之间设置柔性垫层以形成刚柔复合支挡结构，根据土压力随着支挡结构离开土体的位移增加而减小的特点，利用挡土墙后柔性垫层的易压缩特性，可有效减小作用于刚性挡土墙墙背的土压力，提高挡土墙的稳定性。然而，目前没有有效地措施对柔性支挡结构进行试验，柔性垫层的减压性能的数据也较少，不能有效地指导工程实践。相应地，本领域存在着发展一种适用性较好的研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置及方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置及方法，其基于柔性支挡结构的特点，研究及设计了一种适用性较好的研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，所述模型试验装置适用于多种柔性垫层减压性能工况的研究分析，有利于全面深入研究挡土墙后柔性垫层的参数及设置方式对于减小挡土墙背土压力的影响规律，从而有效地指导工程实践，且结构简单，易于加工制造，安装、拆卸方便。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种研究挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，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。

进一步地，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。