[发明专利]松散介质中圆筒侧压力测试的模型试验装置及方法

权利要求书

1.一种松散介质中圆筒侧压力测试的模型试验装置，其特征在于，包括：用于控制加载位移与加载力的中心控制轴，拼接圆筒，用于精确控制位移方向的定向底盘，用于封盖缝隙的封缝橡胶带，滑动滚轮，以及微型土压力传感器；

所述中心控制轴分为上、中、下三段，其中：中心控制轴上段和中心控制轴下段均为圆柱体，中心控制轴中段为一倒置圆台；

所述拼接圆筒由多个T型弧片等间距拼接而成，每个T型弧片均由弧片单元和平面内撑板组成T形结构；

所述定向底盘由内撑板滑道盘、中心柱筒、环形盖板和固定底板组成，其中：内撑板滑道盘由多个弧边梯形等间距拼接而成，平面内撑板分别插入在内撑板滑道盘的多个弧边梯形等间距间隙内，固定底板的中心位置设置中心柱筒，并在中心柱筒的顶端设置环形盖板，中心控制轴下段插入在中心柱筒内；

所述封缝橡胶带包括环形波纹橡胶带和直条状橡胶带，其中：环形波纹橡胶带的内侧与所述拼接圆筒底部侧壁牢固粘结、外侧与所述固定底板牢固粘结，直条状橡胶带的波纹段两侧分别与相邻所述T形弧片的弧片单元的外壁牢固粘结；

所述内撑板滑道盘、中心控制轴中段的倒置圆台、固定底板、环形盖板的各个接触面上均采用所述滑动滚轮接触联接；

所述微型土压力传感器分布在所述T型弧片的弧片单元上。

2.根据权利要求1所述的一种松散介质中圆筒侧压力测试的模型试验装置，其特征在于，所述的中心控制轴中：

所述中心控制轴上段尺寸H_s不小于中心控制轴下段尺寸H_x；

所述中心控制轴中段的倒置圆台坡度大于45度，坡率N取值范围5～50；倒置圆台的下端半径R_n不小于临界紧缩半径R_cr与主动极限位移估算值S_a之和；

所述中心控制轴下段由上、下两段圆柱体拼接组成，其总尺寸H_x长度不小于主动极限位移估算值S_a与被动极限位移估算值S_p之和的N倍，Ns为T形弧片个数；上段圆柱体的长度为被动极限位移估算值S_p的N倍，下段圆柱体的长度为主动极限位移估算值S_a的N倍，N为所述的倒置圆台的坡率。

3.根据权利要求2所述的一种松散介质中圆筒侧压力测试的模型试验装置，其特征在于，所述的临界紧缩半径R_cr等于平面内撑板的厚度t_b的Ns/2π倍；

所述的主动极限位移估算值S_a、被动极限位移估算值S_p按照拼接圆筒的半径R_w与高度H_w估算，其中：主动极限位移估算值S_a取2.5％*R_w与0.2％*H_w的较大值，被动极限位移估算值S_p取主动极限位移估算值S_a的5倍值。

4.根据权利要求3所述的一种松散介质中圆筒侧压力测试的模型试验装置，其特征在于，所述的拼接圆筒的半径R_w与高度H_w是根据实验目的和需要确定；

所述的拼接圆筒由N_s个T形弧片按照设定的拼接间距拼接组成，其中：数量N_s不小于18；设定拼接间距d不小于2πS_a/N_S，不大于4πS_a/N_S。