[发明专利]一种土拱效应模型试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种土拱效应模型试验装置及试验方法，包括支架，所述支架上支撑模型盒，所述模型盒上部开口，模型盒底部设置可移动的第一底板和第二底板，所述第一底板和第二底板支撑于支架上，第一底板和第二底板之间设置托料板；所述第一底板和第二底板底部均固定可转动的压板，压板转动至工作位时，与托料板接触并支撑住托料板；压板转动至非工作位时，与托料板脱离，托料板掉落。将压板转动至非工作位，托料板掉落，模型盒内部土体应力重新分布，借此来观测土拱形状，分析土拱效应。可改变第一底板和第二底板之间的间距，改变托料板的尺寸，则可模拟不同开口大小对模型盒内土体应力的影响。

技术领域

本发明属于“土拱效应”探究试验范畴，涉及一种新型装置结构及连接形式，具体的说，是一种土拱效应模型试验装置及试验方法，对提高边坡加固作用机理的认识水平，分析桩土之间应力传递规律，确定桩土相互作用方式等都具有重要的理论和实践价值。

背景技术

支护结构引起的“土拱效应”是地下工程中最关键的问题，其广泛存在于地下工程中，如隧道开挖、基坑支护等工程。其实质是一种应力转移的现象。这种应力的转移是由于土体受到外力发生不均匀变形，由剪切强度的发挥实现的。

现阶段，“土拱效应”对于土体应力传递规律有着不可忽视的作用，因此桩承式路堤、板桩墙、抗滑桩、锚拉桩等加固技术都对其展开研究。常规桩承式路堤设计方法中首先确定路堤填土的土拱效应极限能力，然后根据作用在加筋材料顶面的荷载确定加筋材料需承受的拉力并选定加筋材料。桩板墙背侧由于土拱效应的出现，使得桩背侧与挡板背侧所受荷载存在较大差异，土拱效应已对桩板墙背侧土压力传递的方式产生了显著的影响。土拱的存在改变了抗滑桩土体中原有的应力状态，引起了应力重分布，把作用于土拱上的压力传递到周围稳定土层中。锚拉桩桩板结构后的大部分土压力通过土体不均匀变形而形成的空间土拱直接传递到锚头，剩余部分的土压力才经桩板结构再传递到锚头。充分研究“土拱效应”的作用机理、充分利用其应力重分布的特点成为了主要的研究方向。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种新型土拱效应模型试验装置及试验方法，完善上述现有探究“土拱效应”室内试验，通过利用本发明装置进行室内试验，来探究“土拱效应”原理，为工程实践提供一定的理论基础。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

土拱效应模型试验装置，包括支架，所述支架上支撑模型盒，所述模型盒上部开口，模型盒底部设置可移动的第一底板和第二底板，所述第一底板和第二底板支撑于支架上，第一底板和第二底板之间设置托料板；所述第一底板和第二底板底部均固定可转动的压板，压板转动至工作位时，与托料板接触并支撑住托料板；压板转动至非工作位时，与托料板脱离，托料板掉落。

所述模型盒还包括与第一底板垂直的第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板，所述第一侧板和第二侧板相对，第三侧板和第四侧板相对，第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板围成盒体。

所述第三侧板和第四侧板均与第一侧板固定连接，第三侧板和第四侧板均与第二侧板固定连接。

所述第一侧板和第二侧板底部均通过第一连接件固定于支架上。以防模型盒倾覆。

所述第一侧板在与第一底板配合处设置多个第一连接孔，所述第一底板上设置第二连接孔，第一连接孔和第二连接孔通过第二连接件连接。

优选的，所述第二连接孔为长圆孔。

所述第一侧板在与第二底板配合处设置多个第三连接孔，所述第二底板上设置第四连接孔，第三连接孔和第四连接孔通过第三连接件连接。

优选的，所述第四连接孔为长圆孔。

所述第二侧板在与第一底板配合处设置多个第五连接孔，所述第一底板上设置第六连接孔，第五连接孔和第六连接孔通过第四连接件连接。

优选的，所述第六连接孔为长圆孔。