[发明专利]一种可视化土体破坏模式捕捉装置

说明书

本发明涉及一种可视化土体破坏模式捕捉装置，其包括模型箱、加载体系、撒砂装置、卸砂装置和磁性刻度板组成，所述加载体系和撒砂装置设于所述模型箱上方，所述加载体系包括水平加载装置和垂直加载装置，所述卸砂装置和磁性刻度板分别设置于模型箱的相邻两侧面上，所述撒砂装置可左右、前后在模型箱上方移动并向模型箱内撒砂。该装置可以实现高效省力的均匀撒砂、快速卸砂，相对准确模拟天然土体密实情况，并且布置彩砂均匀灵活，可以在不同位置同时进行竖向及水平向加载，可以直观观测掌子面破坏面形式、复合地基破坏形式“土拱效应”等土体破坏现象。

技术领域

本发明涉及一种可视化土体破坏模式捕捉装置，属于岩土工程技术领域。

背景技术

随着目前基础设施建设的不断推进，岩土工程技术随之得到了大力发展。在岩土工程问题理论解析法计算和数值模拟试验过程中，其重要参数需要通过工程试验得出。室内试验平台开展相似模型试验由于其节省资源，准确可靠，可重复验证结果等原因常常被首先采用。

在建筑地基破坏形式的研究中，由于基础强度远大于土体强度，在上部水平荷载较大或下部土层不连续均匀的情况下，容易产生“土拱效应”等土体破坏现象，此时采用原位试验不仅耗资巨大，而且只能观测到表观现象，不能进一步直观观测土体内部的相互作用情况，采用模型试验则可以很好解决这一问题。

目前的用于开展土体破坏现象研究的试验装置主要存在以下问题：(1)现有试验装置在建立土体模型时缺乏能均匀撒砂的装置，试验时无法进一步准确模拟出天然地基的土体密实情况，或者仅依靠人工撒砂缺乏准确性，并且费时费力。(2)现有试验装置通常只有竖向加载系统，加载方式单一，不具备多向加载条件。(3)现有试验装置在观察岩土破坏现象时，不具有测量功能，不能直接观测出土体移动距离。(4)现有试验装置在建立土体模型时，缺乏均匀布设彩砂的装置，无法灵活的实现布置彩砂与普通砂土的切换。(5)现有试验装置缺乏卸砂装置，采用人工卸砂费时费力。因此，为了岩土工程技术的进一步研究，开发一种功能齐全，操作方便，观测直观的研究土体破坏现象的试验模拟平台是十分重要的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种可视化土体破坏模式捕捉装置。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种可视化土体破坏模式捕捉装置，其包括模型箱、加载体系、撒砂装置、卸砂装置和磁性刻度板组成，所述加载体系和撒砂装置设于所述模型箱上方，所述加载体系包括水平加载装置和垂直加载装置，所述卸砂装置和磁性刻度板分别设置于模型箱的相邻两侧面上，所述撒砂装置可左右、前后在模型箱上方移动并向模型箱内撒砂。

在一个优选的实施方案中，所述模型箱包括箱体与外支承架，所述箱体为无盖的箱体，所述外支承架为沿箱体外边角设置的12根角钢，所述12根角钢包括四根竖向角钢、四根第一水平角钢和四根第二水平角钢，均紧贴包裹于箱体。

在一个优选的实施方案中，所述外支承架的垂直向上的四根竖向角钢的高度高于箱体，高于箱体部分的竖向角钢上设有螺栓孔用于固定加载体系，并且通过固定位置不同，实现不同高度加载，所述箱体的材料为透明聚酯树脂板。

在一个优选的实施方案中，所述水平加载装置包括两根第三水平角钢和第一分离式短型液压千斤顶，所述两根第三水平角钢平行设置并固定于所述竖向角钢上，所述第一分离式短型液压千斤顶底部焊接两块长方形钢板，两块长方形钢板分别与所述两根第三水平角钢通过螺栓孔和螺栓固定在两根第三水平角钢的两端或中部位置。