[发明专利]一种加筋土高填方边坡离心模型试验方法

说明书

本发明公开了一种加筋土高填方边坡离心模型试验方法,包括A1.确定加筋土高填方边坡的原型，并制作成同样的填方边坡形态；A2.根据原型填料的成分构成，主要按照强度等同原则分别筛选和配制室内模型主要相似模拟材料；A3.将A2步骤中选取的主要相似模拟材料，根据原型制作成室内实验模型，并在模型内埋设传感器在模型正面和侧面安装高清摄像机对模型进行观察；A4.将实验模型置于大型土工离心机内，通过离心加速度补偿模型缩小而减少的自重。本发明主要以大型离心机施加离心加速度来补充因模型缩小而减少的自重；以及模型材料使用原型材料或与原型材料属性近一致的重塑材料，从而保证模拟结果能真实反映加筋土高填方边坡的实际受力和稳定情况。

技术领域

本发明涉及地质工程和岩土工程领域，具体而言，涉及一种加筋土高填方边坡离心模型试验方法。

背景技术

在现有技术中，土坡内加筋可以使填方坡度在很陡的情况下保持稳定。采用加筋土高填方在一些场地狭窄的地方尤其适用；填方的坡度陡也能减少填方量；同时也能提高坡体的整体强度和稳定性。在我国大规模的经济建设中，铁路、公路、机场等等诸多领域都有着广泛的应用。

在加筋土填方边坡的设计中，填方边坡的整体稳定性是首先要确保的。但越来越多的加筋土填方边坡的高度及规模都远超设计规范，必须要对设计的加筋土高填方边坡稳定性进行分析和验证。通常可采用：1、通过现场大型原位试验进行模拟，但是现场实际填方作业成本高昂，并且受工程建设周期及投入的限制、同时需考虑社会和环境影响等多个方面因素，故决定了并没有做现场大型加筋土高填方试验的条件；2、采用大型数值计算对加筋土高填方进行模拟。虽然能较为有效的进行高填方边坡稳定性分析，但是目前相应的算法还是基于已经成熟的填方高度及边坡形式，对于超高及复杂条件下边坡计算还不成熟。3、常规条件 (1g)下的室内模型试验。模型缩小后，主要用大重度的相似材料进行模拟，但是仍无法补偿和还原由于原型边坡尺寸的减小造成的自重损失，故而模拟效果跟实际情况有着较大的差异，尤其是不能对高加筋土填方边坡进行定量化的研究和分析。因此，结合离心模型试验的原理和特点，根据加筋土高填方边坡的规模和特征，采用离心模型试验能最直接和真实的验证加筋土坡的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加筋土高填方边坡离心模型试验方法，通过用大型土工离心机施加高离心加速度(n·g)来补充因模型缩小而减少的自重，使模型的受力更加符合实际情况，进而可以真实的模拟和分析边坡的变形破坏及稳定情况。

为达到上述技术目的，本发明采用的技术方案具体如下：

一种加筋土高填方边坡离心模型试验方法，其特征包括以下步骤：

A1.确定加筋土高填方边坡的原型，将边坡原型尺寸按照1/n倍的比例缩小，并制作成同样的填方边坡形态；

A2.根据原型填料的成分构成，并测量原型的各物理参数，按照比例缩小确定实验模型物理参数；主要按照强度等同原则分别筛选和配制室内模型的填土材料、基岩材料、土工格栅、抗滑桩等主要相似模拟材料；

A3.将A2步骤中选取的填土材料、基岩材料、土工格栅、抗滑桩等主要相似模拟材料，根据原型制作成室内实验模型，并在模型内埋设传感器(包括差动式位移计、土压力传感器和电阻式应变计)，在模型正面和侧面安装高清摄像机对模型进行观察；

A4.将制作好的试验模型置于大型土工离心机内，通过施加n·g离心加速度补偿模型缩小而减少的自重，使模型和原型边坡有一致的应力环境，通过离心试验对模型边坡的受力及稳定性展开分析。

进一步地，所述A3步骤中埋设的传感器包括差动式位移计、土压力传感器和电阻式应变计。

优选地，位移传感器选用中物院总体工程研究所生产的差动式位移传感器，量程±50mm；微型静态土压力计选用中物院总体工程研究所生产的土压力传感器，量程0.5Mpa，1Mpa；应变计采用中航电测仪器股份有限公司生产的电阻式应变片，应变量程5％，电阻系数2.11±1％。