一种加筋土挡土墙模型试验装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明专利设及岩±工程、道路工程技术领域，特别是一种加筋±挡±墙模型试 验装置及方法。
【背景技术】
[0002] 加筋±挡±墙结构自二十世纪六十年代问世W来得到了较快发展，在铁路、公路、 码头等填筑工程中都常有应用，其设计理论仍需进一步研究。挡±墙的试验研究主要分为 原型试验和缩尺模型试验；原型试验最能反应结构真实的受力和变形情况，但是原型试验 需要大量的人力物力，成本昂贵，代价高，限制了其应用。缩尺模型试验是研究挡±墙结构 的重要方法，而采用缩尺模型的关键是合理等效模型内部的应力场。显然在常规重力场下 缩尺模型内部的应力场不能反应原型结构内部的应力场，因此运种实验得到的结果不可W 用于实际工程。
[0003] 目前获得合理等效应力场的方法是增大加速度的方法，离屯、模型试验的原理就是 通过运种方法等效原型结构的应力场，模型箱随着转臂绕旋转中屯、旋转，通过产生的离屯、 惯性力模拟实际结构的重力场。在离屯、模型试验中，由于模型内部各个点所受的惯性力沿 半径方向是不一样的，即模型沿高度方向的受力大小是不一样的。因此，在离屯、模型试验中 只有把模型做的很小才能减少运一缺点，但是模型的尺寸如果太小，又限制了模型内部传 感器的布置，从而无法准确而全面的得到模型内部的应力、应变。而且，离屯、模型试验的设 备制造、维护和使用均较昂贵。
[0004] 因此，开发一种既能有效反应加筋±挡±墙结构真实受力，又经济节约、便于测试 的试验装置和方法是非常必要的。
【发明内容】
阳〇化]针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供了一种加筋± 挡±墙模型试验装置；该实验装置采用密度在5. 2g/cm3~7.Og/cm3、内摩擦角在28°~ 35°的混合钢砂填料，目的是通过增大填料密度的方法来等效应力场，既能等效挡墙后填 料的受力状态，又能有效的测出模型的受力和变形特征，填料可W重复利用，大大降低了试 验成本，能广泛普及应用。
[0006] 为解决W上技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种加筋±挡±墙模型试验 装置，包括模型箱、挡±墙面板、填料、竖向荷载加载系统W及测试系统；
[0007] 所述填料填充于模型箱内，所述挡±墙面板布置在模型箱前；所述竖向荷载加载 系统设置于模型箱上方，给模型施加垂直压力。
[0008] 所述填料为密度在5. 2g/cm3~7.0g/cm3、内摩擦角在28。~35。之间的混合钢 砂。
[0009] 进一步的，所述模型箱包括一U型支撑架，所述U型支撑架两侧支撑端内侧设置有 钢化玻璃；
[0010] 所述支撑架顶部设有横梁；
[0011] 所述支撑架底部上方设有基础；
[0012] 还包括一可活动调节模型箱容积的封闭挡板，与支撑架两侧支撑端连接。
[0013] 进一步的，所述基础为采用橡胶材质的柔性结构。
[0014] 进一步的，所述钢化玻璃W及封闭挡板与所述填料的接触面分别设有一润滑层， 所述润滑层为一尼龙塑料薄膜。
[0015] 进一步的，所述混合钢砂包括密度为4. 835g/cm3,内摩擦角为35. 1。的铅状钢丸 W及密度为5. 065g/cm3,内摩擦角为18. 1。的普通钢砂，按照1. 1 :1~1. 5 :1的比例混合。
[0016] 进一步的，所述铅状钢丸与普通钢砂的混合比例为1. 3 :1。
[0017] 进一步的，所述测试系统包括应力测试装置、位移测试装置和挡墙内部变形测试 装置；
[0018] 所述应力测试装置包括设置于填料中的横向±压力测试装置和竖向±压力测试 装置；所述横向±压力测试装置包括横向微型±压力盒，W测定横向±压力；所述竖向± 压力测试装置包括竖向微型±压力盒，W测定竖向±压力；
[0019] 所述位移测试装置包括激光位移传感器支架W及设置在该支架上的激光位移传 感器；
[0020] 所述挡墙内部变形测试装置包括设置于模型箱内的标记线和彩砂。
[0021] 相应的，本发明还提出了一种加筋±挡±墙模型试验方法，其特征在于，包括W下 步骤：
[0022] 1)实验基础的处理；将基础铺设在模型箱底部，保证基础的完整性，没有缝隙； [002引。采用行吊进行封闭面板的吊装，就位后，将封闭面板与模型箱通过固定连接，形 成固定框架，在封闭挡板内侧涂一层润滑剂，并布置润滑层，减小填料沉降时与封闭面板之 间的摩擦阻力；在模型箱钢化玻璃板内壁涂W润滑剂，并在玻璃板内侧铺设润滑层，减小箱 壁与填料摩擦的影响，达到平面应变状态；
[0024] 3)模型制作；将填料分层加入模型箱中，按照设计要求进行压实、布置加筋材料；
[00巧]4)安装微型±压力盒；±压力盒埋设采用反开挖方式进行安装，即填料高度超过 ±压力盒位置一定高度后进行反开挖，将压力盒放入并回填压实；
[00%] 5)安装顶部竖向荷载加载装置；填料在压实整平后，在模型顶部安装竖向荷载加 载系统，保证荷载施加均匀，给模型施加竖向荷载；
[0027] 6)安装挡墙模型变形测试装置；在模型制作过程中，当模型制作到指定高度时， 在靠近钢化玻璃板的两侧铺设一小层彩砂，并在钢化玻璃板外侧的对应高度用黑笔画上一 条标记线，试验过程中，对比彩砂的形状和标记线即可得到模型的变形特征；
[0028] 7)安置位移监测仪器；侧向位移和竖向沉降的监测，在挡±墙的正面安装激光位 移传感器支架，将激光位移传感器安装在支架上，用W测量挡±墙面板的水平位移和模型 的竖向沉降。
[0029] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0030] 1.本发明采用的填料为密度在5. 2g/cm3~7.0g/cm3、内摩擦角在28。~35。的 混合钢砂，混合钢砂的密度为普通砂±填料的3~4倍，内摩擦角与普通砂相似，通过增大 填料密度的方法来等效应力场，既能等效挡墙后填料的受力状态，又能有效的测出模型的 受力和变形特征；填料可w多次重复使用，大大降低了试验成本。
[0031] 2.本发明能够调整挡±墙面板类型、加筋长度、加筋数量等，适用于不同工况条件 下的加筋±挡±墙模型试验。
[0032] 3.本发明通过调整模型顶部荷载大小，能够模拟不同填±荷载等级条件下的加筋 ±挡±墙模型。
[003引4.本发明所采用的模型箱具有很大的侧向刚度，侧向变形很小，可W很好的模拟 平面应变状态；
【附图说明】
[0034]图1为本发明试验装置模型箱的正视图；
[0035] 图2为本发明试验装置模型箱的侧视图；
[0036]图3为本发明试验装置模型箱的俯视图；
[0037] 图4为本发明试验装置正视图；
[003引图5为本发明试验装置侧面剖视图。
[0039] 附图中：1、模型箱，2、钢化玻璃，3、横梁，4、支撑架，5、挡±墙面板，6、封闭挡板，7、 填料，8、加筋材料，9、润滑层，10、竖向荷载加载系统，11、竖向微型±压力盒，12、横向微型 ±压力盒，13、激光位移传感器支架，14、激光位移传感器，15、基础。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步描述。
[0041] 参照附图4-图5所示，一种加筋±挡±墙模型试验装置，包括模型箱1、挡±墙面 板5、填料7、竖向荷载加载系统10W及测试系统。
[00创所述填料7填充于模型箱1内，所述挡±墙面板5布置在模型箱1前；所述竖向荷 载加载系统10设置于模型箱1上方，给模型施加垂直压力。测试系统包括应力测试装置、 位移测试装置和挡墙内部变形测试装置。
[0043] 参照图1-图3所示，所述模型箱1包括一U型支撑架4,所述U型支撑架4两侧支 撑端内侧设置有钢化玻璃2;
[0044] 所述支撑架4顶部设有两根工字型横梁3;
[0045] 所述支撑架4底部上方设有基础15,所述基础15为采用橡胶垫的柔性结构。
[0046] 还包括一可活动调节模型箱1容积的封闭挡板6,与支撑架4两侧支撑端通过螺栓 固定连接。
[0047] 所述支撑架4与横梁3为钢材质。
[0048] 所述挡±墙面板5由预制混凝±分块面板组成，其具体尺寸应根据模型的尺寸与 相似比关系进行调整；所述封闭挡板6用Q235钢板制成。
[0049] 所述钢化玻璃2W及封闭挡板6与所述填料7的接触面分别设有一润滑层9,用来 减小摩擦，减小对填料7沉降的约束，所述润滑层9为一尼龙塑料薄膜。
[0050] 所述竖向荷载加载系统10可W是堆载加压，也可W是千斤顶加压，给模型施加垂 直压力。
[0051] 所述测试系统包括应力测试装置、位移测试装置和挡墙内部变形测试装置，所述 应力测试装置包括横向±压力测试装置和竖向±压力测试装置；所述横向±压力测试装置 包括横向微型±压力盒12,W测定横向±压力；所述竖向±压力测试装置包括竖向微型± 压力盒11，W测定竖向上压力。
[0052] 所述位移测试装置包括挡墙面板水平位移测试结构和模型竖向沉降测试结构，所 述水平位移测试结构和竖向沉降测试结构包括激光位移传感器支架13、激光位移传感器 1