[实用新型]一种判定地下构筑物顶面土拱效应作用范围的试验装置

说明书

本实用新型公开了一种判定地下构筑物顶面土拱效应作用范围的试验装置，所述的装置包括内部中空的模型箱和设置在所述模型箱内的竖向受荷体；所述竖向受荷体内部空间由n‑1块分隔板均匀隔开，形成n个隔室；每个隔室均设有与隔室相匹配的拉杆式活塞，所述的拉杆式活塞由活塞和拉杆构成，所述的拉杆依次贯穿所述的竖向受荷体和模型箱，所述的拉杆下端部设有荷载装置，所述的荷载装置包括承重钢板和液压伺服千斤顶；所述的拉杆与所述的承重钢板平面接触；每个隔室的底部均设有孔洞；所述的孔洞外接透明带有刻度的出水管，所述的出水管与所述的竖向受荷体连通并构成U型连通器。本实用新型结构简单，造价低廉，操作方便，测量结果精确。

技术领域

本实用新型涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种判定地下构筑物顶面土拱效应作用范围的试验装置。

背景技术

土拱效应是广泛存在的自然现象，是由于介质的不均匀位移而导致土体表现出的一种应力转移的空间效应；局部土体产生移动，而其余部分保持原来的位置不动，土中的这种相对运动受到土体抗剪强度的阻抗，使得土体发生压缩和变形，从而产生不均匀沉降，致使土颗粒间产生互相“楔紧”的作用，于是在一定范围土层中产生“拱效应”。

中国专利CN 109033570A公开了一种三向土拱效应的柔性管道上覆土压力预测方法，通过对地基不均匀沉降在管道上覆土体中引发的土拱效应进行计算分析，利用刚体极限平衡理论，建立管道上覆土压力预测公式，从而计算得到埋地柔性管道在地基不均匀沉降下的上覆土压力。该方法有局限性，只是针对柔性管道并不适合所有地下构筑物。

目前判定土拱效应作用范围大多数采用土压力盒测出其竖向土压力和侧向土压力的大小，从而作出进一步的判断，但由于土压力盒在埋置过程中，受到土体挤压位置会发生偏移，测出的土压力不准确，影响判定精度。

为了进一步完善土拱效应理论，还需要精确测出其具体的应力变化值，根据p＝γz判定其作用范围，因此，有必要研发一种用于判定地下构筑物顶面土拱效应作用范围的试验装置。

实用新型内容

为克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种判定地下构筑物顶面土拱效应作用范围的试验装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：

一种判定地下构筑物顶面土拱效应作用范围的试验装置，包括内部中空的模型箱和设置在所述模型箱内的竖向受荷体；

所述竖向受荷体四周以及底部均由钢板拼接而成，拼接处经过密封处理，所述竖向受荷体内部空间由n-1块等厚度分隔板均匀隔开，形成n个隔室，n至少为2，所述的分隔板与所述的竖向受荷体内壁紧密连接；每个隔室均设有与隔室相匹配的可在所述的隔室内沿着内壁上下滑动的拉杆式活塞，所述的拉杆式活塞由活塞和拉杆构成，所述的拉杆安装在活塞的底部并依次贯穿所述的竖向受荷体和模型箱并设有延伸段，所述的拉杆下端部设有荷载装置，所述的荷载装置包括承重钢板和液压伺服千斤顶，所述的承重钢板固定安装在所述的液压伺服千斤顶的伸缩杆上随着所述的伸缩杆在垂直方向上上下移动；所述的拉杆与所述的承重钢板平面接触；所述的液压伺服千斤顶采用液压油缸进行加荷载或卸荷载并通过承重钢板传力到所述的拉杆式活塞，实现活塞的上下移动；所述的液压伺服千斤顶通过外接计算机统一控制加卸载速率；每个隔室的底部均设有直径相同的孔洞；所述的模型箱箱体底部对应所述竖向受荷体孔洞位置设有与所述孔洞相匹配的通孔；所述的孔洞外接透明带有刻度的出水管，所述的出水管与所述的竖向受荷体连通并构成U型连通器，所述的出水管与所述的竖向受荷体密封连接。

进一步，所述的钢板的硬度至少可以在受到周围侧向土压力作用下不会产生变形。

进一步，所述的孔洞处设有连接钢管，所述的连接钢管自竖向受荷体底部的孔洞沿着模型箱箱体底部的通孔向外设有延伸段，所述的连接钢管与所述的出水管可拆卸式连接。

再进一步，所述的连接钢管与所述的出水管优选为螺纹连接。