[发明专利]一种可模拟干湿循环及地下水共同作用的挡土墙模型试验装置及方法

权利要求书

1.一种可模拟干湿循环及地下水共同作用的挡土墙模型试验装置，其特征在于，包括:模型箱（1-1）；模型箱（1-1）上部安装有降雨系统；降雨系统下方安装有挡土墙（1-3），挡土墙（1-3）一侧与模型箱（1-1）侧面和底面之间填充有填料，另一侧安装有横向移动装置；挡土墙（1-3）临近填侧安装有压力测量装置；模型箱（1-1）上部连通有降雨蒸发系统，填料下方安装有可关闭多孔板

（1-7）；可关闭多孔板（1-7）下方的模型箱（1-1）连通有地下水控制系统；可关闭多孔板（1-7）下方安装有砂砾层（7-4）；所述降雨蒸发系统包括与模型箱（1-1）上部两侧连通构成回路的通风管（4-1），通风管（4-1）内安装有鼓风机（4-2）和干燥器（4-4），干燥器（4-4）下方安装有电子秤（4-3）；填料内安装有土壤水分传感器（1-2）；所述降雨系统包括喷头（2-1），喷头（2-1）连通有导水PVC管路（2-2），导水PVC管路（2-2）连通有三通阀门（2-3）、三通阀门（2-3）连通有流量计（2-5）和空压机（2-4）；流量计（2-5）连通有抽水泵（2-6），抽水泵（2-6）连通有储水箱（2-7）；所述地下水控制系统包括供水箱（7-1），供水箱（7-1）通过导水管（7-2）连通供水箱（7-1）底部，导水管（7-2）上安装有水阀（7-3）；所述横向移动装置包括电机控制系统和轴承传动系统；轴承传动系统包括活动套（6-2），活动套（6-2）内螺纹连接有螺纹丝杆（6-3）；活动套（6-2）与挡土墙（1-3）之间铰接连接有可拆卸支承钢杆（6-1）；螺纹丝杆（6-3）一端轴接在交叉钢杆（1-10）上，另一端连接有电动机（5-1），电动机（5-1）电连接电机控制系统；所述电机控制系统包括与电动机（5-1）电连接的伺服驱动器（5-5），伺服驱动器（5-5）电连接有单轴脉冲控制器（5-4）；所述电动机（5-1）通过法兰板（5-3）连接有减速机（5-2），减速机（5-2）与螺纹丝杆（6-3）的另一端相连；配合螺纹丝杆（6-3）安装有激光位移传感器（1-6）；所述模型箱（1-1）内还安装有温控系统，温控系统包括红外取暖灯（3-1）和指针温度计（3-2）；红外取暖灯（3-1）和指针温度计（3-2）均电连接有温控箱（3-3）；所述压力测量装置为微型土压力盒（1-4）。

2.一种使用权利要求1所述的可模拟干湿循环及地下水共同作用的挡土墙模型试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、闭合可关闭多孔板（1-7），采用插销固定挡土墙（1-3）于模型箱支架滑轨上设定位置，并采用称量散土并加土分层压实方法填筑挡土墙后填料，直至达到预定的高度，然后调节储水箱（7-1）中水位，打开可关闭多孔板（1-7），开始进行如下的干湿循环试验；

步骤二、以现场实测降雨量为依据，开启降雨系统，即打开三通阀门（2-3）至一进口，打开抽水泵（2-6），通过流量计（2-5）监控降雨量，直至降雨量达到实测值后打开三通阀门（2-3）至另一进口，打开空压机（2-4），调节到设定压力，直至喷头（2-1）不再有水喷出为止，关闭降雨系统，静置至少48h，直至土壤水分传感器（1-2）读数不再变化，保证填料土体达到水气平衡；

步骤三、以现场实测温度和蒸发量为依据，开启温控系统，并调控设定温度值，同时开启鼓风机（4-2），直至蒸发量达到实测值，静置48h，直至土壤水分传感器（1-2）读数不再变化，保证填料土体能够达到水气平衡；

步骤四、步骤二到步骤三即完成了一次干湿循环过程，重复步骤二到步骤三进行多次交替干湿循环过程；

步骤五、达到设定干湿循环次数后，启动电机控制系统，挡土墙在轴承传动系统带动下发生位移，通过土壤水分传感器（1-2）记录填料的含水量变化，通过激光位移传感器（1-6）实时监测挡土墙位移量，直至挡土墙位移达到目标值，关闭电机控制系统；

步骤六、改变储水箱（7-1）水位，调节地下水位，重复步骤二-步骤五）过程可模拟地下水位对挡土墙土压力的影响；

挡土墙（1-3）一侧与模型箱（1-1）侧面和底面之间填充有填料；鼓风机（4-2）安装在通风管（4-1）上，通风管（4-1）内有干燥器（4-4），干燥器（4-4）下方安装有电子秤（4-3）。