[发明专利]一种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领域，公开了一种挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置及方法。该装置包括模型箱、面板、柔性垫层、面板移动组件、砂土回填组件、可移动挡板及测试单元；柔性垫层设置于面板朝向可移动挡板的表面；砂土回填组件设置于模型箱上部；可移动挡板可拆卸地连接于模型箱；测试单元邻近模型箱设置；通过改变可移动挡板的安装位置进而改变回填砂土的宽度；面板移动组件用于改变面板的移动距离，继而对不同平动位移的挡土墙进行模拟；砂土回填组件通过丝杠和导向杆实现加砂点的移动。本发明适用于多种柔性垫层减压性能工况的研究分析，能够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。

技术领域

本发明属于岩土工程模型试验领域，涉及一种挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置及方法，更具体地，涉及一种研究平动模式下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。按照挡土墙的可能位移方向和墙后土体所处的状态，土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种类型，且挡土墙的变位模式和位移大小对土压力的分布有很大的影响，其中平动变位模式下的土压力是诸多学者研究的一项重要课题。但很多情况下墙后土体并未达到极限状态，土体从静止状态到极限状态是一个渐变的过程，因此非极限状态的土压力的研究也是十分必要的。

传统的挡土墙多为刚性结构，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。而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，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，目前没有有效的措施对平动变位模式下刚柔复合支挡结构进行试验，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平动模式下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，本发明提供了一种挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置及方法，其目的在于，基于柔性支挡结构的特点，通过设计填砂空间可调、沙土压力可调的模型试验装置，实现不同工况的模拟，由此解决现有技术缺乏有效的措施对平动变位模式下刚柔复合支挡结构进行试验，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的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种挡土墙后柔性垫层减压性能的模型试验装置，用于研究平动模式下挡土墙后柔性垫层减压性能，包括：模型箱、面板、柔性垫层、面板移动组件、砂土回填组件、可移动挡板及测试单元；

所述柔性垫层设置在所述面板朝向所述可移动挡板的表面上；所述砂土回填组件设置于所述模型箱上部，其用于回填砂土；所述可移动挡板可拆卸地连接于所述模型箱内壁；所述测试单元用于采集及分析试验数据；其中，所述面板的形状尺寸与所述柔性垫层的形状尺寸相一致；

所述面板、所述模型箱及所述可移动挡板之间形成用于收容砂土的容纳空间；通过改变所述可移动挡板在所述模型箱上的安装位置来改变所述面板与所述可移动挡板之间的距离，从而改变所述砂土的宽度，以模拟不同墙后填土宽度对挡土墙后土压力分布的影响；

所述面板移动组件用于改变所述面板的移动距离，以模拟不同平动位移的挡土墙；所述砂土回填组件用于砂土的均匀回填。

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。