[发明专利]一种可用于离心机锚固基础的一次连续加载装置

说明书

本发明公开了一种可用于离心机锚固基础的一次连续加载装置，该装置包括一个两侧带有透明有机玻璃边侧且设有可固定定滑轮的凹槽的模型箱；一套由导轨、传力板、液压器以及钢绞线组成并且可以实现模型箱两侧同时加载的施力系统；且传力板底部布置有若干轴力传感器；模型箱外设有可以记录箱内实验过程的照相机。该装置能够显著增加箱内的空间利用率，可通过调整定滑轮在凹槽的位置来改变荷载方向以模拟不同工况下锚固基础的承载机制，把传力的定滑轮固定于凹槽内，并使钢绞线贴合在模型箱内壁面上，避免了传力钢绞线不能完好的贴合在模型箱内壁而产生的荷载方向偏移误差，提高了实验的精确性、准确性，在土工离心实验中拥有很大的潜力与前景。

背景技术

岩土工程学作为正式的学科的发展已经有半个多世纪了。但由于岩土材料的复杂性，这门学科至今仍然属于半经验性的学科。近年来由于岩土的本构关系和数值分析技术的发展，对岩土工程的较精确的定量研究前进了一大步，从而使对工程性状预测的可靠程度提高了。但是这种分析技术的精度首先取决于对岩土性状的认识与模拟程度，以及边界条件的简化程度，其次取决于数学计算技术的条件，因此仍有许多不完善的地方。同时上述的分析技术还缺乏必要的实验与现场资料的验证。为此物理模型试验在岩土工程研究中就具有一定的地位。

物理模型模拟是现场工况一定比例的近似，能在一定程度上弥补上述两种研究手段的不足。时任国际土力学学会TC6主席Springman(2001)对岩土工程物理模拟技术评价认为，它可正确模拟应力随深度变化，使揭露性状的关键机理的理想成为可能，能合理选择模型土、设计应力历史及加荷形式，能相对节省试验费用和时间，且能较好地观测变形和破坏机理。目前公认能较好反映现场实际情况的岩土工程物理模拟手段是足尺模型试验、常重力大比尺模型试验和超重力离心模型试验。

足尺模型试验尺寸与原型完全相同，最能直接有效地全面反映岩土体和基础的实际工作状态和应力分布。它既能真实的模拟现场施工过程，又能充分发挥室内试验测定的系统性、稳定性和准确性。然而足尺模型试验的规模巨大，需耗费很大的人力、物力和财力，只有对特别重要工程中存在的问题加以验证时才会使用，但其成果对工程实际具有宝贵的参考价值。

足尺模型试验的模型尺寸较大，往往能比较清晰地反映岩土体灾变过程和结果。虽然常重力大比尺试验不能完全模拟真实的自重应力场，但是相比于小比尺模型试验的应力水平大一个数量级，对于揭露土工结构在使用极限状态和最终极限状态下性状机理的参数研究是特别有用的。

在岩土工程中，土的自重应力通常占支配地位，而土的力学特性随应力水平而变化，常规小比尺模型由于其自重应力远低于原型，因而不能再现原型的特性。解决这一问题的唯一途径是提高模型的自重，使之与原型等效。超重力离心模型试验通过让模型承受大于重力加速度的离心加速度的作用，补偿因模型缩尺带来的土工构筑物的自重损失，使模型和原型相应点的应力应变达到相同、变形相似、破坏机理相同，从而再现原型岩土体和结构特性。超重力模拟中的土体材料已能较好地反映原型土体的散粒性、应力相关性、摩擦特性、强非线性、剪胀性、多相性、应力历史相关性等特性。超重力离心模型试验不仅有助于理论分析、建模和土构筑物的失效机理研究，而且也可用于检验实际结构设计的合理性，指导工程施工。超重力离心模型试验对模拟以自重为主要荷载的岩土结构物性状的研究特别有效，因此获得了广泛的应用。土工离心模型试验由于能够真实模拟重力场的存在，再现工程实际应力状态，被广大学者公认是目前进行岩土工程技术研究中最先进、最有效的试验方法。

在土工超重力离心试验发展越来越成熟的今天，如何在超重力离心试验中实现可以一次连续加载，减少试验期间不必要的工作量，高效高质量的完成试验显得尤为重要。

本发明的一次连续加载装置具有效率高、经济性强、操作简单便捷等特点，减少实验过程中因为加载方式不同而导致需要进行额外的试验，减少了试验中不必要的装置更换，在保证试验精度的前提下大大的提高了实验的效率，同时减少了超重力离心机的工作负荷，减少其运行折旧。在土工超重力离心试验中具有很大的意义。

发明内容