一种挡土墙‑地基承载力联合模型试验仪的制作方法

本实用新型属于土力学教具技术领域，具体涉及一种挡土墙-地基承载力联合模型试验仪。

背景技术：

土力学是研究土的物理性质以及在荷载作用下土体内部的应力变形和强度规律，进而解决与土体变形和稳定有关工程问题的一门学科，具有很强的工程实践背景。

关于土力学学科现有的教学实验仪器多为依据实验教学章节安排的，测定某些物理指标而设定的仪器，如固结仪、直接剪切仪，渗透仪等，这些实验项目中缺少与土力学的综合应用，如挡土墙、土压力及地基承载力等相关的实验缺乏相关综合性实验仪器，无法发挥学生的主观能动性，也不能很好地培养学生的工程实践能力。同时，在工程实践和科研中，随着我国城市化进程和交通的快速发展，不同形式的地基处理及挡土墙在相关工程中得到了广范的应用。相关的模型试验也只是多集中在为测量某一类型而设计的模拟试验，缺少综合性模型试验，造成模型试验装置的利用率低，材料浪费，同时科研上所采用的模型试验中模型试验箱箱体较大占地多并且多为不透明的钢板材质，不利于教学和在教学过程中学生对土体在应力作用下发生破坏模式的观测，不利于相关科研项目中预备模型试验的进行。因此，结合已有的工程实践，研制一套既能进行地基破坏模式展示又能进行不同形式挡土墙受力与变形分析的多功能试验仪器是非常必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种挡土墙-地基承载力联合模型试验仪，解决了现有土力学教具在使用中功能单一、体积较大的问题。

本实用新型一种挡土墙-地基承载力联合模型试验仪所采用的技术方案是，包括底座，底座上依次设置有传动墙、箱体和支架，传动墙一侧设置有电机，传动墙另一侧通过量力环与箱体相连接；支架上设置有量表架，量表架一端固接支架，量表架的另一端设置有位移计，位移计上还连接有位移测量装置。

本实用新型的特征还在于，

箱体包括与传动墙相平行的挡土墙和固定墙，挡土墙和固定墙之间通过有机玻璃相闭合；挡土墙一侧通过量力环与传动墙相连接，挡土墙另一侧设置有压力盒。

位移测量装置包括钢柱，钢柱两端分别连接有位移计和压板，钢柱上还设置有矩形的固定框，沿固定框长向一端铰接有钢柱，沿固定框长向另一端与杠杆相接触，杠杆上还设置有砝码；压板位于箱体的顶部，固定框套接于箱体外部。

电机为无极电机。

量力环内设置有测微表。

有机玻璃外壁竖直方向分布有钢筋。

压板的横截面积为90-110cm²。

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种挡土墙-地基承载力联合模型试验仪可通过在箱体内铺设有色土层，采用有机玻璃能够使操作者便于观察箱体内土体变形规律、便于将土力学中常见的挡土墙不同破坏类型及地基在荷载作用下超过其承载力破坏现象进行演示；能改变挡土墙倾角，演示不同倾角下挡土墙和地基的破坏变形规律及不同形态下挡土墙上的应力与变形特征，其体积较小，功能多样，结构简单，有很好的使用价值。

附图说明

图1是本实用新型一种挡土墙-地基承载力联合模型试验仪的结构示意图；

图2是本实用新型一种挡土墙-地基承载力联合模型试验仪的左视图；

图3是本实用新型一种挡土墙-地基承载力联合模型试验仪中箱体的俯视图。

图中，1.底座，2.传动墙，3.箱体，4.支架，5.电机，6.量力环，7.量表架，8.位移计，9.挡土墙，10.固定墙，11.有机玻璃，12.钢筋，13.压力盒，14.测微表，15.钢柱，16.杠杆，17.砝码，18.压板，19.固定框。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种挡土墙-地基承载力联合模型试验仪，如图1所示，包括底座1，底座1上依次设置有传动墙2、箱体3和支架4，传动墙2一侧设置有电机5，传动墙2另一侧通过量力环6与箱体3相连接；支架4上设置有量表架7，量表架7一端连接支架4，量表架7的另一端设置有位移计8，位移计8上还连接有位移测量装置。

箱体3包括与传动墙2相平行的挡土墙9和固定墙10，挡土墙9和固定墙10之间通过有机玻璃11形成闭合的方形环体；挡土墙9一侧通过量力环6与传动墙2相连接，在进行水平方向挤压过程中，量力环6内设置的测微表14测量出传动墙2和挡土墙9之间压力的大小，通过电机5施加的动力均匀的分布在挡土墙9上，继而通过量力环6测量出电机5施加的动力，测出主动土压力情况下挡土墙9上的压力分布，挡土墙9另一侧设置有压力盒13，在竖直应力测试中，压力盒13测量出箱体内土层与挡土墙9之间压力的大小。

如图2所示，位移测量装置包括钢柱15，钢柱15两端分别连接有位移计8和压板18，钢柱15上还设置有矩形的固定框19，沿固定框19长向一端铰接有钢柱15，沿固定框19长向另一端与杠杆16相接触，杠杆比设定为1:10，杠杆16上还设置有砝码17，由于杠杆比不变，通过增减砝码17的重量使套接于箱体3外部的固定框19在竖直方向上下移动，通过砝码17的重量计算出钢柱15上的压力，将钢柱15上的压力传递给压板18，使位于箱体3顶部的压板18对土层产生压力，从而计算出竖向载荷下的土压力，位移计8测量出在载荷作用下的土体中间部位的位移变量。

电机5为无极电机，能实现在不同推动速度下土压力变化对挡土墙9破坏的研究，避免了手动及分级变速情况下速度不均匀对实验结果的影响。

如图3所示，有机玻璃11外壁竖直方向分布有钢筋12，钢筋12增加了有机玻璃11的强度，加固了有机玻璃11。

压板18的横截面积为90-110cm²。

本实用新型的使用过程：首先可以在箱体内进行普通土层和有色土层的交叉铺放，铺好土层后，在进行水平压力测试中，给电机5设定速度，电机5依次通过传动墙2和量力环6给挡土墙9施加压力，模拟水平对土层进行施压的过程，观察者可以通过土层的变形，读取量力环6内测微表14的读数，得到被动土压力；在进行竖直方向的压力测试中，通过增减砝码17的重量使套接于箱体3外部的固定框19在竖直方向上向下移动，通过砝码17的重量计算出钢柱15上的压力，将钢柱15上的压力传递给压板18，使位于箱体3顶部的压板18对土层产生压力，从而计算出竖向载荷下的土压力，位移计8测量出在载荷作用下的土体中间部位的位移变量，通过压力盒13读取箱体3承受压力的大小，得到主动土压力。

本实用新型通过采用有机玻璃11能够使操作者便于观察箱体3内土体变形规律、便于将土力学中常见的挡土墙9不同破坏类型及地基在荷载作用下超过其承载力破坏现象进行演示；能改变挡土墙9倾角，演示不同倾角下地基的破坏变形规律及不同形态下挡土墙9上的应力与变形特征，其体积较小，功能多样，结构简单，有很好的使用价值。