本發(fā)明涉及建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種研究土壓力的類型、位移模式和邊界條件影響的一個模型裝置。

背景技術(shù)：

在工程支擋結(jié)構(gòu)物中，擋土墻是常用建筑物之一，用來防止墻后土體坍塌下滑。作用在其上的土壓力是擋土墻設(shè)計時考慮的主要荷載，需要確定土壓力作用的分布形式、大小，是設(shè)計的首要工作。

在實際的工程中，盡管眾多學(xué)者也對土壓力進行了深入的研究，但土壓力仍不能精確的計算，其計算理論至今還在不斷的發(fā)展中。在研究土壓力時，試驗是必不可少的，試驗又分為現(xiàn)場試驗和室內(nèi)試驗；采用現(xiàn)場試驗縱然是研究土壓力的首選，但由于現(xiàn)場試驗也存在許多不利的因素，如成本太高、影響因素不易控制等，這就需要采用合理的試驗手段進行室內(nèi)試驗；室內(nèi)試驗的特點是方便可控，成本相對現(xiàn)場試驗低廉。但如何使理想化的室內(nèi)試驗在眾多模型試驗限制條件和影響因子下更接近實際現(xiàn)場試驗，是室內(nèi)試驗成功與否的關(guān)鍵。

因此，本發(fā)明提供一種室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置，研究剛性擋墻有限填土體下模型試驗的影響因子及各影響因子對不同土體、不同擋墻位移下的影響程度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置，以解決現(xiàn)場試驗成本太高、影響因素不易控制問題。

本發(fā)明提供一種室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置，包括：模型試驗箱和設(shè)置在所述模型試驗箱內(nèi)的轉(zhuǎn)動擋板和平移擋板，其中，

在所述轉(zhuǎn)動擋板和所述平移擋板上均設(shè)置有多個土壓力傳感器；

所述模型試驗箱包括兩個相對設(shè)置的側(cè)壁、相對設(shè)置的前壁和后壁；其中，兩個相對設(shè)置的側(cè)壁其中一個側(cè)壁通過鋼化玻璃和角鋼焊接而成；

所述轉(zhuǎn)動擋板通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿與所述后壁連接，所述平移擋板通過平移調(diào)節(jié)桿與所述前壁連接；

所述轉(zhuǎn)動擋板在所述轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿的作用下模擬墻體繞墻踵轉(zhuǎn)動時墻背在不同傾角主動或被動土壓力值的變化；

所述平移擋板在所述平移調(diào)節(jié)桿和滑桿的作用下模擬墻體沿水平方向移動時，墻背主動或被動土壓力值的變化；

透過鋼化玻璃和角鋼焊接而成的側(cè)壁，并通過三維光學(xué)靜態(tài)變形測量及分析系統(tǒng)直觀的觀察所述模型試驗箱內(nèi)的土體的變化。

此外，優(yōu)選的方案是，所述模型試驗箱還包括一個底板，所述平移擋板通過所述滑桿和所述平移調(diào)節(jié)桿沿著所述底板水平移動。

此外，優(yōu)選的方案是，兩個相對設(shè)置的側(cè)壁另外一個側(cè)壁通過鋼板和角鋼焊接而成。

此外，優(yōu)選的方案是，所述轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿通過轉(zhuǎn)動固定調(diào)節(jié)螺母與所述后壁固定。

此外，優(yōu)選的方案是，所述平移調(diào)節(jié)桿通過平固定移調(diào)節(jié)螺母與所述前壁固定。

此外，優(yōu)選的方案是，所述轉(zhuǎn)動擋板的水平位置和轉(zhuǎn)動的支點的位置設(shè)置有銷釘。

此外，優(yōu)選的方案是，在所述前壁和后壁上設(shè)置有圓孔，所述圓孔分別作為所述轉(zhuǎn)動擋板和所述平移擋板的支點。

從上面的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置，借助該模型試驗箱，可以模擬在不同位移模式下多種類型的土壓力，同時可以確定合理的模型邊界條件，和各邊界條件的影響大小，操作簡便，從而實現(xiàn)周期短、經(jīng)濟、高效的開展土壓力的試驗。

為了實現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本發(fā)明的一個或多個方面包括后面將詳細說明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細說明了本發(fā)明的某些示例性方面。然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發(fā)明旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。

附圖說明

通過參考以下結(jié)合附圖的說明及權(quán)利要求書的內(nèi)容，并且隨著對本發(fā)明的更全面理解，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-1為根據(jù)本發(fā)明實施例的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置結(jié)構(gòu)的正視圖；

圖2-2和圖2-4為根據(jù)本發(fā)明實施例的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖2-3為根據(jù)本發(fā)明實施例的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置結(jié)構(gòu)的俯視圖。

其中的附圖標記包括：轉(zhuǎn)動擋板1，側(cè)壁2、6，前壁4，后壁7，平移擋板3，底板5，土壓力傳感器8，轉(zhuǎn)動固定調(diào)節(jié)螺11，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿12，銷釘13，平移調(diào)節(jié)固定螺母31，平移調(diào)節(jié)桿32，滑桿33、加強板34。

在所有附圖中相同的標號指示相似或相應(yīng)的特征或功能。

具體實施方式

在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對一個或多個實施例的全面理解，闡述了許多具體細節(jié)。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實現(xiàn)這些實施例。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細描述。

為了說明本發(fā)明提供的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置的結(jié)構(gòu)，圖1至圖2-4分別從不同角度對室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置的結(jié)構(gòu)進行了示例性標示。具體地，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置結(jié)構(gòu)；圖2-1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置的正視結(jié)構(gòu)；圖2-2和圖2-4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)；圖2-3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置的俯視結(jié)構(gòu)。

如圖1至圖2-4共同所示，本發(fā)明提供的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置，包括模型試驗箱和設(shè)置在模型試驗箱內(nèi)的轉(zhuǎn)動擋板1和平移擋板3，其中，在轉(zhuǎn)動擋板1和平移擋板3上均設(shè)置有多個土壓力傳感器8；模型試驗箱包括兩個相對設(shè)置的側(cè)壁2和側(cè)壁6、相對設(shè)置的前壁4和后壁7；其中，兩個相對設(shè)置的側(cè)壁其中一個側(cè)壁6通過鋼化玻璃和角鋼焊接而成；轉(zhuǎn)動擋板1通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿12與后壁7連接，平移擋板3通過平移調(diào)節(jié)桿32與前壁4連接；轉(zhuǎn)動擋板1在轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿12的作用下模擬墻體繞墻踵轉(zhuǎn)動時墻背在不同傾角主動或被動土壓力值的變化；平移擋板3在平移調(diào)節(jié)桿32和滑桿33的作用下模擬墻體沿水平方向移動時，墻背主動或被動土壓力值的變化；透過鋼化玻璃和角鋼焊接而成的側(cè)壁6，并通過三維光學(xué)靜態(tài)變形測量及分析系統(tǒng)直觀的觀察模型試驗箱內(nèi)的土體的變化。

具體地，模型試驗箱內(nèi)設(shè)置兩塊擋板，分別是可轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動擋板1和可平移的平移擋板3，通過改變轉(zhuǎn)動擋板1來模擬擋墻沿墻踵轉(zhuǎn)動時，墻背在不同傾角下主動和被動的土壓力及墻背摩擦力對土壓力值得影響；通過改變平移擋板3的位置來模擬擋墻平動時主動和被動的土壓力及墻背摩擦力對土壓力值得影響。

其中，在平移擋板3與前壁4之間設(shè)置有加強板34，平移調(diào)節(jié)桿32穿過加強板34的中心，加強板34的主要作用是增加平移擋板3的剛度，使平移擋板3在平移過程中保證擋板的每點處的位移一致，擋做大型土壓力實驗時，可以將34和后壁之間改為千斤頂，后壁成為自然的施加反力的反力架，更便于操作控制。

此外，再在轉(zhuǎn)動擋板1和平移擋板3上從墻踵起始沿擋板高度方向，每間隔一定10cm設(shè)置一個微型土壓力傳感器8，轉(zhuǎn)動擋板1和平移擋板3分別設(shè)置三豎排，分別位于中軸線處和距離中軸線30cm處，具體布置如圖1所示，布置此微型土壓力傳感器8用于量測模型試驗箱內(nèi)填土?xí)r兩塊擋板分別變化時各個土壓力值的變化，中軸線旁邊的兩豎排土壓力傳感器所量測的土壓力值與中軸線處的土壓力值做對比，分析模型試驗箱內(nèi)兩側(cè)的側(cè)壁的阻力對模型試驗的影響。

需要說明的是，轉(zhuǎn)動擋板1和平移擋板3同時都安置微型土壓力傳感器8，是為了研究當改變轉(zhuǎn)動擋板1和平移擋板3中的一個擋板的位移或角度時，同時可以知道另外一個擋板上的土壓力值是否有變化，以便于確定模型試驗的邊界；在模型試驗箱的外圍安置配套的三維光學(xué)靜態(tài)變形測量及分析系統(tǒng)，目的是用來量測模擬擋墻的擋板當改變擋板位移或角度的時候，擋板內(nèi)側(cè)土體的變形位移和模式，再與擋板上的土壓力傳感器所測得的土壓力值大小相結(jié)合，研究此時擋板上的受力情況。

在本發(fā)明一個具體的實施例中，模型試驗箱還包括一個底板5，平移擋板1通過滑桿33和平移調(diào)節(jié)桿32沿著底板5水平移動。兩個相對設(shè)置的側(cè)壁另外一個側(cè)壁2通過鋼板和角鋼焊接而成。轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿12通過轉(zhuǎn)動固定調(diào)節(jié)螺母11與后壁固定。平移調(diào)節(jié)桿32通過平固定移調(diào)節(jié)螺母31與前壁4固定。轉(zhuǎn)動擋板1的水平位置和轉(zhuǎn)動的支點的位置設(shè)置有銷釘13。在所述前壁和后壁上設(shè)置有圓孔，圓孔分別作為轉(zhuǎn)動擋板1和平移擋板3的支點。

在本發(fā)明的實施例中，模型試驗箱主要分兩類，一類是以轉(zhuǎn)動擋板1為主體，研究擋墻的轉(zhuǎn)動，同時通過靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀采集轉(zhuǎn)動擋板1、平移擋板3上微型土壓力傳感器的讀數(shù)；二類是以平移擋板3為主體，研究擋墻沿水平的平移，同時通過靜態(tài)數(shù)據(jù)采集儀采集轉(zhuǎn)動擋板1、平移擋板3上微型土壓力傳感器的讀數(shù)。上述兩類均同時采集數(shù)據(jù)是為了當以其中一塊擋板為研究對象時，主體擋板的改變對另外一塊擋板處土壓力的影響，從而分析得到合理的邊界條件。

在本發(fā)明的實施例中，模型試驗箱是一個整體，首先需要確定轉(zhuǎn)動擋板1和平移擋板3的位置，分別通過銷釘13和平移調(diào)節(jié)固定螺母31來調(diào)節(jié)擋板到前后壁的距離；

2)通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)桿12的固定調(diào)節(jié)螺母11來確定轉(zhuǎn)動擋板1的轉(zhuǎn)角；

3)對微型土壓力傳感器8進行標定和靜態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的連接調(diào)試；

4)向模型試驗箱內(nèi)填入按一定比尺預(yù)先制備好的土樣，采用分層填筑，10cm一層，壓實到期望的壓實度，在振搗壓實的過程中避免壓實器具對微型土壓力傳感器的直接觸碰；

5)在距離鋼化玻璃側(cè)壁1m處安置三維光學(xué)靜態(tài)變形測量及分析系統(tǒng)，用于量測擋板變化時板內(nèi)側(cè)土體的變化過程；

6)按照所需要研究的內(nèi)容和項目進行試驗研究。

其中，上述所涉及到的微型土壓力傳感器為電阻應(yīng)變片式微型土壓力計厚度為6mm，直徑為2cm，量程為0至100kPa，精度為±0.5％。

從上面的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置，借助該模型試驗箱，可以模擬在不同位移模式下多種類型的土壓力，同時可以確定合理的模型邊界條件，和各邊界條件的影響大小，操作簡便，從而實現(xiàn)周期短、經(jīng)濟、高效的開展土壓力的試驗。

如上參照附圖以示例的方式描述了根據(jù)本發(fā)明提出的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，對于上述本發(fā)明所提出的室內(nèi)剛性擋墻有限土體邊界條件影響的模型裝置，還可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容確定。