[发明专利]一种土力学多功能联合试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种土力学多功能联合试验装置及试验方法，装置包括模型槽、挡土墙系统、定坡机构、加载系统和可视化系统等。挡土墙系统模拟刚性挡土墙背离或推挤土体的方式，从而实现土压力大小的变化；定坡机构实现土坡坡度的变化；加载系统对地基施加竖向荷载；可视化系统通过模型槽开口处四个顶点处的摄像头记录试验过程中土体的破坏等特征并同步放映。本发明可进行挡土结构物土压力、边坡稳定性和地基承载力的相关试验，较好的补充了土力学中的教学试验课程，也为本领域技术人员分析复杂工况工程案例提供了依据。

技术领域

本发明涉及一种土力学多功能联合试验装置及试验方法，具体涉及一种挡土墙-边坡-地基土体破坏联合试验装置及试验方法。

背景技术

在土力学实验学习过程中，通常围绕“颗粒分析实验、液塑限实验、相对密实度实验、击实实验、渗透实验、压缩实验、直接剪切实验、三轴压缩实验”八个传统实验开展，主要关于如何获取土的基本物理、力学特性，对于土体在工程中的性质特点的介绍涉及较少，较为典型的不足是土力学实验学习内容缺乏与土力学中挡土结构物上的土压力、边坡稳定分析、地基承载力内容的对接，目前关于这三部分内容具体的实验装置较少。

在本发明之前，中国专利CN 102928296 A、CN101127169CN、CN 104153341 A和103233486 A均公开了关于挡土墙土压力的试验装置，但是都无法同时综合实验挡土墙填土受到静动荷载土体破坏和主动土压力、被动土压力和静止土压力变化的情况；

中国专利CN 104807746 A公开了一种可调节角度边坡试验台，但是边坡是由非土体模型模拟，无法真实演示边坡不同条件下出现土体破坏情况；

中国专利CN 103485371 A和CN101707024均公开了关于地基承载力的试验装置，但是对于地基土破坏时的受力仅考虑了静载情况，未考虑动载情况。

以上专利均为考虑单一工况下的试验装置，挡土墙-边坡-地基土体破坏联合试验装置及试验方法尚未被关注和研究，这部分实验内容的缺失，难以深刻理解该内容的基本原理与工程应用，上述不足之处不仅对于土力学的学习较为不利，也难以满足本领域的技术人员对挡土结构物的土压力、边坡稳定性和地基承载力的理论与试验分析的要求。

发明内容

针对以上所述的试验装置及方法的缺失和试验研究的不足，本发明的目的是提供一种土力学多功能联合试验装置及试验方法，本发明可演示土体在动静荷载下挡土墙静止土压力、主动土压力和被动土压力的分布；动静荷载下以及边坡受渗流影响时边坡稳定性情况；以及静动荷载作用下天然地基破坏的主要形式和观察振动荷载引发砂土液化对地基承载力的影响；通过室内实验，初步测算相应的挡土墙上土压力大小、边坡稳定安全系数、地基承载力和绘制P-s曲线。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种土力学多功能联合试验装置，包括：顶部开口的模型槽，用于填筑土体并形成土坡；模型槽包括钢板框架，以及连接在钢板框架两侧的透明有机玻璃侧板；

还包括挡土墙机构、定坡机构以及加载机构，其中：

所述挡土墙机构设置在模型槽内一端，包括：第一挡板，设置于模型槽内，与模型槽两侧的透明有机玻璃侧板及底板保持贴合并可相对滑动；启闭器，与所述第一挡板连接；第一挡板接触土体的一侧设有土压力检测机构，包括4个土压力盒，4个土压力盒分别竖向等间距均匀固定在一有机玻璃板中间位置上，有机玻璃板固定在第一挡板上，各土压力盒上通过引线与应变仪连接；

定坡机构，设置在模型槽内相对挡土墙机构的另一端，包括：第二挡板，第二挡板的底部两端通过对称设置的转动螺栓可转动的连接在两片透明有机玻璃侧板之间，第二挡板的上部一侧设有用于限制第二挡板转动角度的限位机构，包括：对称设置在透明有机玻璃侧板上的两个弧形定位滑轨，弧形定位滑轨上连接限位螺栓；