考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)方法，步驟是：A、進(jìn)行剛性擋墻發(fā)生不同位移模式時(shí)的主動(dòng)與被動(dòng)土壓力試驗(yàn)；B、一直使剛性擋墻在現(xiàn)有狀態(tài)下保持靜止?fàn)顟B(tài)；C、箱體內(nèi)土體隨著時(shí)間的推移發(fā)生流變，產(chǎn)生土壓力松弛效應(yīng)；D、通過(guò)計(jì)算機(jī)程序反饋，獲取內(nèi)各個(gè)時(shí)刻薄膜式壓力傳感器讀數(shù)；E、得到土壓力隨時(shí)間變化的結(jié)果。試驗(yàn)裝置由箱體、上下滑塊、上下滑槽、上下千斤頂、剛性擋墻、豎向承壓板、柔性加載水囊、薄膜式壓力傳感器、位移傳感器等構(gòu)成。步序合理，操作方便，高效節(jié)約，性能優(yōu)異，滿(mǎn)足了考慮土體流變作用時(shí)，剛性擋墻土壓力隨時(shí)間變化規(guī)律的研究需要。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及建筑與土木工程試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)方法，同時(shí)還涉及一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)的裝置，它適用于考慮時(shí)間效應(yīng)和土體流變效應(yīng)，同時(shí)模擬剛性擋墻不同位移模式下的主動(dòng)、被動(dòng)土壓力試驗(yàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]大量的基坑開(kāi)挖、填土擋墻、地鐵隧道和地下空間開(kāi)發(fā)利用等工程中普遍遇到土壓力問(wèn)題，正確確定土壓力是進(jìn)行上述工程的合理設(shè)計(jì)和順利施工的前提，也是確保工程項(xiàng)目安全性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)。
[0003]為了進(jìn)行土壓力相關(guān)理論研究，需要一種功能完善的試驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行土壓力的實(shí)驗(yàn)室物理模擬。土壓力是一個(gè)時(shí)間函數(shù)，從基坑開(kāi)挖到基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的完成，以及建筑物建成后，土壓力一直隨時(shí)間而變化?？紤]到土體的流變特性，研究土壓力隨時(shí)間變化，對(duì)于基坑開(kāi)挖工程有著重要的理論價(jià)值和工程實(shí)用價(jià)值。由于目前用于基坑開(kāi)挖方面的土壓力計(jì)算理論(如朗肯理論)并沒(méi)有考慮時(shí)間對(duì)土壓力的影響，因而在實(shí)際運(yùn)用中存在著局限性。
[0004]為解決上述問(wèn)題，研究一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)方法，考慮到土體時(shí)間效應(yīng)，同時(shí)完成剛性擋墻不同位移模式下的主動(dòng)、被動(dòng)土壓力試驗(yàn)，在工程上，對(duì)于擋土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和土壓力理論的發(fā)展，以及工程技術(shù)水平的提高都具有重要意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)土建工程中承受著土體側(cè)壓力的構(gòu)筑物(如抗滑粧、擋土墻等)，是在于提供了一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)方法，步序合理，操作方便，高效節(jié)約，性能優(yōu)異，滿(mǎn)足了土體流變條件下，剛性擋墻土壓力分布規(guī)律的研究需要，對(duì)于土壓力理論的發(fā)展，以及工程測(cè)試技術(shù)水平的提高具有重要意義。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)的目是在于提供了一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)的裝置，結(jié)構(gòu)合理，操作方便，高效節(jié)約，性能優(yōu)異，滿(mǎn)足了考慮土體流變作用時(shí)，剛性擋墻土壓力隨時(shí)間變化規(guī)律的研究需要，對(duì)于土建工程技術(shù)水平的提高具有重要意義。
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:
一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
一、預(yù)先通過(guò)一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)的裝置進(jìn)行剛性擋墻發(fā)生不同位移模式時(shí)的主動(dòng)與被動(dòng)土壓力試驗(yàn)，待試驗(yàn)完成后，使剛性擋墻處于已發(fā)生特定位移量的平動(dòng)狀態(tài)或者特定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)；所述在特定位移量是0.1?10mm，特定角度范圍是0.01。?5。。
[0008]二、通過(guò)位移傳感器的讀數(shù)進(jìn)行剛性擋墻的位移控制，在整個(gè)考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)過(guò)程中，保持所有位移傳感器讀數(shù)不變，即能一直使剛性擋墻在現(xiàn)有狀態(tài)下保持靜止?fàn)顟B(tài)，讀取此時(shí)剛性擋墻前、后側(cè)面上薄膜式壓力傳感器的讀數(shù)，作為主動(dòng)、被動(dòng)土壓力初始值；
三、箱體內(nèi)土體隨著時(shí)間的推移發(fā)生流變，從而導(dǎo)致主動(dòng)和被動(dòng)土壓力隨時(shí)間發(fā)生變化，產(chǎn)生土壓力松弛效應(yīng)；
四、在土體流變過(guò)程中，按照試驗(yàn)設(shè)定的采樣頻率6?12次/小時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序反饋，獲取試驗(yàn)所需時(shí)間段內(nèi)各個(gè)時(shí)刻的剛性擋墻前、后側(cè)面上每個(gè)薄膜式壓力傳感器的讀數(shù)，直到各個(gè)薄膜式壓力傳感器的讀數(shù)在5天內(nèi)保持不變，認(rèn)為土壓力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，停止測(cè)試。所述的試驗(yàn)所需時(shí)間段為1~3月；
五、通過(guò)薄膜式壓力傳感器的讀數(shù)測(cè)試得到土壓力隨時(shí)間變化的結(jié)果(見(jiàn)附圖6)，分析剛性擋墻不同深度主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力隨時(shí)間的變化規(guī)律，揭示剛性擋墻主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力的松弛效應(yīng)。
[0009]所述的一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)的裝置，它由箱體、上滑塊、下滑塊、上滑槽、下滑槽、上千斤頂、下千斤頂、剛性擋墻、豎向承壓板、柔性加載水囊、薄膜式壓力傳感器、孔壓探頭、位移傳感器等部件構(gòu)成。所述的箱體為一個(gè)長(zhǎng)3m，寬1.2m，高1.5m的鋼制敞口長(zhǎng)方體狀容器，箱體由槽鋼、工字鋼等型鋼焊接而成，以保證足夠大的剛度。所述的箱體后側(cè)板下部中央距下沿10?15cm處焊接進(jìn)水管，進(jìn)水管作為試驗(yàn)中土體水分輸入通道，箱體前側(cè)板上部中央距上沿10?15cm處焊接排氣管，排氣管作為試驗(yàn)中土體內(nèi)空氣排出通道。所述的箱體內(nèi)部緊貼前側(cè)板和后側(cè)板內(nèi)壁各放置一塊多孔板，多孔板距箱體前側(cè)板和后側(cè)板I?2cm，并與箱體前側(cè)板和后側(cè)板平行，多孔板寬度與箱體寬度相同，多孔板的高度比箱體高度小8?10cm，此高度略大于柔性加載水囊的滿(mǎn)水高度，保證柔性加載水囊的加載空間。所述的箱體的左、右箱體側(cè)板規(guī)格相同，左、右箱體側(cè)板上均留有二個(gè)矩形開(kāi)口，矩形開(kāi)口的縱軸線(xiàn)水平，上矩形開(kāi)口中心點(diǎn)位于箱體側(cè)板豎向中軸線(xiàn)上2/3高度處，下矩形開(kāi)口中心點(diǎn)位于箱體側(cè)板豎向中軸線(xiàn)上1/3高度處，上矩形開(kāi)口長(zhǎng)20?25cm，高8?1cm，下矩形開(kāi)口長(zhǎng)20?25cm，高4?6cm。所述的箱體側(cè)板的上矩形開(kāi)口和下矩形開(kāi)口處的外側(cè)壁上分別焊接上滑槽和下滑槽，上滑槽和下滑槽的敞口面朝向箱體側(cè)板上的相應(yīng)的矩形開(kāi)口，上滑槽和下滑槽的前側(cè)壁分別開(kāi)有貫穿性圓柱孔A和貫穿性圓柱孔B;上滑槽內(nèi)中央放置上滑塊，上千斤頂?shù)幕钊麠U穿過(guò)上滑槽前側(cè)壁的貫穿性圓柱孔A，通過(guò)球鉸與上滑塊前側(cè)面中心連接，上千斤頂焊接在上千斤頂臺(tái)座上;下滑槽內(nèi)中央放置下滑塊，下千斤頂?shù)幕钊麠U穿過(guò)下滑槽前側(cè)壁的貫穿性圓柱孔B，通過(guò)球鉸與下滑塊的前側(cè)面中心連接，下千斤頂焊接在下千斤頂臺(tái)座上，上千斤頂臺(tái)座和下千斤頂臺(tái)座分別焊接在箱體側(cè)板前端部外壁2/3高度處和1/3高度處;所述的上滑槽和下滑槽均為敞口凹形槽體，上滑槽和下滑槽的軸線(xiàn)保持水平，敞口面向箱體，上滑槽內(nèi)空尺寸為長(zhǎng)60?80cm，寬10?12cm，高12?15cm，上滑槽敞口面的中心與箱體側(cè)板的上矩形開(kāi)口中心在豎直面內(nèi)重合;下滑槽內(nèi)空尺寸為長(zhǎng)60?80cm，寬10?12cm，高10?12cm，下滑槽敞口面的中心與箱體側(cè)板的下矩形開(kāi)口中心在豎直面內(nèi)重合。所述的上滑塊和下滑塊均是鋼制長(zhǎng)方體，上滑塊或下滑塊的寬度和高度較上滑槽或下滑槽內(nèi)空寬度和高度相應(yīng)小1mm。所述的上滑塊朝向箱體的側(cè)面在中心處車(chē)有一深度約5?6cm的豎直槽口D，槽口 D平面形狀為矩形與上下二個(gè)半圓組合而成，槽口 D的寬度較上連接鋼桿外徑大1mm，槽口 D的高度為9?1cm；下滑塊朝向箱體的側(cè)面在中心處鉆有一深度約5?6cm的圓柱孔C，圓柱孔C的內(nèi)徑較下連接鋼桿的外徑大1mm。所述的千斤頂臺(tái)座是長(zhǎng)和寬均為15?16cm的型鋼板，共有四個(gè)，左右箱體側(cè)板上各焊接二個(gè)，千斤頂臺(tái)座與箱體側(cè)板垂直并與箱體前側(cè)板平行。所述的上連接鋼桿的一端直接插入上滑塊的豎直槽口 D中，上連接鋼桿的另一端與剛性擋墻剛性連接;下連接鋼桿的一端直接插入下滑塊的圓柱孔C內(nèi)，下連接鋼桿的另一端與剛性擋墻剛性連接。圓柱孔C的底端從中心處開(kāi)有直徑3cm的直角狀細(xì)孔，細(xì)孔沿圓柱孔C底端延伸2?3cm后，發(fā)生90°轉(zhuǎn)向并斜向下從下滑塊后側(cè)面穿出。上連接鋼桿和下連接鋼桿是長(zhǎng)度8?1cm，外徑40?50mm，內(nèi)徑20mm的鋼制空心圓柱，上連接鋼桿和下連接鋼桿插入上滑塊和下滑塊的深度均為45?55mm。所述的上彈性鋼片和下彈性鋼片分別焊接在上滑塊和下滑塊朝向箱體的側(cè)面上，其安裝位置分別對(duì)應(yīng)箱體側(cè)板的上矩形開(kāi)口和下矩形開(kāi)口。上滑塊在上連接鋼桿的兩邊分別焊接二片上彈性鋼片，下滑塊在下連接鋼桿的兩邊分別焊接二片下彈性鋼片。上彈性鋼片和下彈性鋼片均為厚度I?2mm、長(zhǎng)度20?25cm的薄鋼片，上彈性鋼片高度比箱體側(cè)板的上矩形開(kāi)口的高度小I?2mm，下彈性鋼片高度比箱體側(cè)板的下矩形開(kāi)口的高度小I?2_。彈性鋼片在滑塊滑動(dòng)過(guò)程中可以覆蓋箱體側(cè)板上的矩形開(kāi)口，防止試樣漏進(jìn)滑槽內(nèi)。所述的箱體內(nèi)填有土體，土體上表面水平，距箱體頂端5?6cm;剛性擋墻豎直埋設(shè)于土體中，土體上表面超過(guò)剛性擋墻15cm以上。土體上表面水平放置柔性加載水囊，柔性加載水囊上水平放置豎向承壓板，豎向承壓板通過(guò)螺栓固定連接在箱體頂部上，在豎向承壓板與箱體接觸部位設(shè)置密封膠帶，防止土體中水分滲出。試驗(yàn)中通過(guò)柔性加載水囊加壓，來(lái)模擬土體表面豎向荷載，柔性加載水囊可以實(shí)現(xiàn)向土體柔性加載，保證受力均勻，減小測(cè)試誤差。所述的在剛性擋墻前側(cè)面和后側(cè)面的豎向軸線(xiàn)處各布設(shè)一組薄膜式壓力傳感器，在剛性擋墻前側(cè)面和后側(cè)面上各布設(shè)二只孔壓探頭，在上滑槽和下滑槽內(nèi)部后端各安裝一只位移傳感器，位移傳感器水平放置，位移傳感器頂桿頭直接頂在上滑塊或下滑塊的后側(cè)面中心。所述的剛性擋墻為厚度約10?15cm的鋼板與型鋼制成的組合型鋼板，剛性擋墻為內(nèi)部有剛性支撐的空心厚板狀結(jié)構(gòu)，剛性擋墻寬度比箱體寬度小約6?10_，高度約90?100cm。所述的下連接鋼桿末端密封連接一條空心軟管，軟管直徑2cm，軟管在下滑塊中通過(guò)圓柱孔C底端的細(xì)孔從后側(cè)面穿出下滑塊，通過(guò)在下滑槽后側(cè)壁中間偏下的位置鉆孔將軟管穿出下滑槽，軟管與下滑槽間布設(shè)密封圈，防止水分流失。薄膜式壓力傳感器和孔壓探頭所連接的數(shù)據(jù)線(xiàn)，通過(guò)在剛性擋墻上開(kāi)孔進(jìn)入剛性擋墻內(nèi)部，經(jīng)由下連接鋼桿和軟管穿出箱體，在外部連接采集儀等試驗(yàn)測(cè)試裝置。所述的位移傳感器從上滑槽或下滑槽的后壁鉆孔穿出，位移傳感器與上滑槽或下滑槽之間布設(shè)密封圈，防止漏水。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
1)通過(guò)位移傳感器和千斤頂?shù)慕Y(jié)合，可精確控制剛性擋墻位移量及靜止?fàn)顟B(tài)，考慮到土的流變特性，研究土壓力隨時(shí)間變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壓力松弛效應(yīng)的測(cè)試與分析；
2)試驗(yàn)方法可實(shí)現(xiàn)擋墻平動(dòng)和各種轉(zhuǎn)動(dòng)等多種不同的位移模式，并可精確控制平動(dòng)位移和轉(zhuǎn)動(dòng)位移、角度，從而測(cè)試各種工況下土壓力的分布情況；
3)豎向承壓板和柔性加載水囊組成的豎向加壓裝置，可以實(shí)現(xiàn)且更好的模擬地面荷載作用下的土壓力。
[0011]4)通過(guò)土體內(nèi)置擋墻，通過(guò)一次試驗(yàn)可同時(shí)完成土體主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力的測(cè)試，大大節(jié)約了人力物力成本和測(cè)試效率；
該考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)方法，通過(guò)置于箱體內(nèi)部的擋墻來(lái)模擬擋墻土壓力平面應(yīng)變問(wèn)題，可測(cè)試考慮時(shí)間效應(yīng)的不同荷載條件下的土體主動(dòng)、被動(dòng)土壓力，功能完善，操作性強(qiáng)，高效節(jié)約，對(duì)工程設(shè)計(jì)、施工有較好的指導(dǎo)作用，對(duì)于土壓力理論的發(fā)展，以及工程技術(shù)的提高都具有重要意義。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)的裝置俯視圖。
[0013]圖2為一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)的裝置主視圖。
[0014]圖3為一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)的裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為一種下滑塊組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5為一種上滑塊組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖6為一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)土壓力結(jié)果。
[0018]圖中:I—箱體，11—箱體側(cè)板，12—多孔板，13—進(jìn)水管，14—排氣管，211—上滑塊，212—下滑塊，221—上彈性鋼片，222—下彈性鋼片，231—上連接鋼桿，232—下連接鋼桿，31—上滑槽，32—下滑槽，41 一上千斤頂，42—下千斤頂，421—上千斤頂臺(tái)座，422—下千斤頂臺(tái)座，5—?jiǎng)傂該鯄Γ?—豎向承壓板，61—密封膠帶，7—柔性加載水囊，81—薄膜式壓力傳感器(MFF系列多點(diǎn)薄膜壓力測(cè)試系統(tǒng))，82—孔壓探頭(PW系列孔隙水壓力計(jì))，83—位移傳感器(符合量程100?150_，精度為1/100_的各種彈簧回彈式位移計(jì))，9一土體。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
根據(jù)圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6可知，一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
一、預(yù)先通過(guò)一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)的裝置進(jìn)行剛性擋墻5發(fā)生不同位移模式時(shí)的主動(dòng)與被動(dòng)土壓力試驗(yàn)，待試驗(yàn)完成后，使剛性擋墻5處于已發(fā)生特定位移量的平動(dòng)狀態(tài)或者特定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài);所述在特定位移量是0.1或0.5或I或2或4或6或8或10mm，特定角度范圍是0.01°或0.05°或0.1°或0.5°或1°或3°或5°。
[0020]二、通過(guò)位移傳感器83的讀數(shù)進(jìn)行剛性擋墻5的位移控制，在整個(gè)考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)過(guò)程中，保持所有位移傳感器83讀數(shù)不變，即能一直使剛性擋墻5在現(xiàn)有狀態(tài)下保持靜止?fàn)顟B(tài)，讀取此時(shí)剛性擋墻5前、后側(cè)面上薄膜式壓力傳感器81的讀數(shù)，作為主動(dòng)、被動(dòng)土壓力初始值；
三、箱體I內(nèi)土體9隨著時(shí)間的推移發(fā)生流變，從而導(dǎo)致主動(dòng)和被動(dòng)土壓力隨時(shí)間發(fā)生變化，產(chǎn)生土壓力松弛效應(yīng)；
四、在土體9流變過(guò)程中，按照試驗(yàn)設(shè)定的采樣頻率6或8或10或12次/小時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序反饋，獲取試驗(yàn)所需時(shí)間段內(nèi)各個(gè)時(shí)刻的剛性擋墻5前、后側(cè)面上每個(gè)薄膜式壓力傳感器81的讀數(shù)，直到各個(gè)薄膜式壓力傳感器81的讀數(shù)在5天內(nèi)保持不變，認(rèn)為土壓力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，停止測(cè)試。所述的試驗(yàn)所需時(shí)間段為I或1.5或2或2.5或3月；
五、通過(guò)薄膜式壓力傳感器81的讀數(shù)測(cè)試得到土壓力隨時(shí)間變化的結(jié)果(見(jiàn)附圖6)，分析剛性擋墻5不同深度主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力隨時(shí)間的變化規(guī)律，揭示剛性擋墻5主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力的松弛效應(yīng)。
[0021]所述的一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)的裝置，它由箱體1、上滑塊211、下滑塊212、上滑槽31、下滑槽32、上千斤頂41、下千斤頂42、剛性擋墻5、豎向承壓板6、柔性加載水囊7、薄膜式壓力傳感器81、孔壓探頭82、位移傳感器83等部件構(gòu)成。所述的箱體I為一個(gè)長(zhǎng)3m，寬1.2m，高1.5m的鋼制敞口長(zhǎng)方體狀容器，箱體I由槽鋼、工字鋼等型鋼焊接而成，以保證足夠大的剛度。所述的箱體I后側(cè)板下部中央距下沿10或12或15cm處焊接進(jìn)水管13，進(jìn)水管13作為試驗(yàn)中土體9水分輸入通道，箱體I前側(cè)板上部中央距上沿10或12或15cm處焊接排氣管14，排氣管14作為試驗(yàn)中土體9內(nèi)空氣排出通道。所述的箱體I內(nèi)部緊貼前側(cè)板和后側(cè)板內(nèi)壁各放置一塊多孔板12，多孔板12距箱體I前側(cè)板和后側(cè)板I或2cm，并與箱體I前側(cè)板和后側(cè)板平行，多孔板12寬度與箱體I寬度相同，多孔板12的高度比箱體I高度小8或9或10cm，此高度略大于柔性加載水囊7的滿(mǎn)水高度，保證柔性加載水囊7的加載空間。所述的箱體I的左、右箱體側(cè)板11規(guī)格相同，左、右箱體側(cè)板11上均留有二個(gè)矩形開(kāi)口，矩形開(kāi)口的縱軸線(xiàn)水平，上矩形開(kāi)口中心點(diǎn)分別位于箱體側(cè)板11豎向中軸線(xiàn)上2/3高度處，下矩形開(kāi)口中心點(diǎn)分別位于箱體側(cè)板11豎向中軸線(xiàn)上1/3高度處，上矩形開(kāi)口長(zhǎng)20或21或22或23或24或25cm，高8或9或10cm，下矩形開(kāi)口長(zhǎng)20或21或22或23或24或25cm，高4或5或6cm。所述的箱體側(cè)板11的上矩形開(kāi)口和下矩形開(kāi)口處的外側(cè)壁上分別焊接上滑槽31和下滑槽32，上滑槽31和下滑槽32的敞口面朝向箱體側(cè)板11上的相應(yīng)的矩形開(kāi)口，上滑槽31和下滑槽32的前側(cè)壁分別開(kāi)有貫穿性圓柱孔A和貫穿性圓柱孔B;上滑槽31內(nèi)中央放置上滑塊211，上千斤頂41的活塞桿穿過(guò)上滑槽31前側(cè)壁的貫穿性圓柱孔A，通過(guò)球鉸與上滑塊211前側(cè)面中心連接，上千斤頂41焊接在上千斤頂臺(tái)座421上;下滑槽32內(nèi)中央放置下滑塊212，下千斤頂42的活塞桿穿過(guò)下滑槽32前側(cè)壁的貫穿性圓柱孔B，通過(guò)球鉸與下滑塊212的前側(cè)面中心連接，下千斤頂42焊接在下千斤頂臺(tái)座422上，上千斤頂臺(tái)座421和下千斤頂臺(tái)座422分別焊接在箱體側(cè)板11前端部外壁2/3高度處和1/3高度處;所述的上滑槽31和下滑槽32均為敞口凹形槽體，上滑槽31和下滑槽32的軸線(xiàn)保持水平，敞口面向箱體I，上滑槽31內(nèi)空尺寸為長(zhǎng)60或70或80cm，寬10或11或12cm，高12或13或14或15cm，上滑槽31敞口面的中心與箱體側(cè)板11的上矩形開(kāi)口中心在豎直面內(nèi)重合;下滑槽32內(nèi)空尺寸為長(zhǎng)60或70或80cm，寬10或11或12cm，高1或11或12 c m，下滑槽3 2敞口面的中心與箱體側(cè)板11的下矩形開(kāi)口中心在豎直面內(nèi)重合。所述的上滑塊211和下滑塊212均是鋼制長(zhǎng)方體，上滑塊211或下滑塊212的寬度和高度較上滑槽31或下滑槽32內(nèi)空寬度和高度相應(yīng)小Imm。所述的上滑塊211朝向箱體I的側(cè)面在中心處車(chē)有一深度約5?6cm的豎直槽口 D，槽口 D平面形狀為矩形與上下二個(gè)半圓組合而成，槽口 D的寬度較上連接鋼桿231外徑大Imm，槽口 D的高度為9或I Ocm;下滑塊212朝向箱體I的側(cè)面在中心處鉆有一深度約5或6cm的圓柱孔C，圓柱孔C的內(nèi)徑較下連接鋼桿232的外徑大1mm。所述的上千斤頂臺(tái)座421和下千斤頂臺(tái)座422均是長(zhǎng)和寬均為15或16cm的型鋼板，共有四個(gè)，左右箱體側(cè)板11上各焊接二個(gè)，上千斤頂臺(tái)座421和下千斤頂臺(tái)座422與箱體側(cè)板11垂直并與箱體I前側(cè)板平行。所述的上連接鋼桿231的一端直接插入上滑塊211的豎直槽口 D中，上連接鋼桿231的另一端與剛性擋墻5剛性連接;下連接鋼桿232的一端直接插入下滑塊212的圓柱孔C內(nèi)，下連接鋼桿232的另一端與剛性擋墻5剛性連接。圓柱孔C的底端從中心處開(kāi)有直徑3cm的直角狀細(xì)孔，細(xì)孔沿圓柱孔C底端延伸2或3cm后，發(fā)生90°轉(zhuǎn)向并斜向下從下滑塊212后側(cè)面穿出。上連接鋼桿231和下連接鋼桿232是長(zhǎng)度8或9或10cm，外徑40或45或50mm，內(nèi)徑20mm的鋼制空心圓柱，上連接鋼桿231和下連接鋼桿232插入上滑塊211和下滑塊212的深度均為45或50或55mm。所述的上彈性鋼片221和下彈性鋼片222分別焊接在上滑塊211和下滑塊212朝向箱體I的側(cè)面上，其安裝位置分別對(duì)應(yīng)箱體側(cè)板11的上矩形開(kāi)口和下矩形開(kāi)口。上滑塊211在上連接鋼桿231的兩邊分別焊接二片上彈性鋼片221，下滑塊212在下連接鋼桿232的兩邊分別焊接二片下彈性鋼片222。上彈性鋼片221和下彈性鋼片222均為厚度I或2mm、長(zhǎng)度20或22或25cm的薄鋼片，上彈性鋼片221高度比箱體側(cè)板11的上矩形開(kāi)口的高度小I或2mm，下彈性鋼片222高度比箱體側(cè)板11的下矩形開(kāi)口的高度小I或2mm。彈性鋼片在滑塊滑動(dòng)過(guò)程中可以覆蓋箱體側(cè)板11上的矩形開(kāi)口，防止試樣漏進(jìn)滑槽內(nèi)。所述的箱體I內(nèi)填有土體9，土體9上表面水平，距箱體I頂端5或6cm;剛性擋墻5豎直埋設(shè)于土體9中，土體9上表面超過(guò)剛性擋墻5 15cm以上。土體9上表面水平放置柔性加載水囊7，柔性加載水囊7上水平放置豎向承壓板6，豎向承壓板6通過(guò)螺栓固定連接在箱體I頂部上，在豎向承壓板6與箱體I接觸部位設(shè)置密封膠帶61，防止土體9中水分滲出。試驗(yàn)中通過(guò)柔性加載水囊7加壓，來(lái)模擬土體9表面豎向荷載，柔性加載水囊7可以實(shí)現(xiàn)向土體9柔性加載，保證受力均勻，減小測(cè)試誤差。所述的在剛性擋墻5前側(cè)面和后側(cè)面的豎向軸線(xiàn)處各布設(shè)一組薄膜式壓力傳感器81，在剛性擋墻5前側(cè)面和后側(cè)面上各布設(shè)二只孔壓探頭82，在上滑槽31和下滑槽32內(nèi)部后端各安裝一只位移傳感器83，位移傳感器83水平放置，位移傳感器83頂桿頭直接頂在上滑塊211或下滑塊212的后側(cè)面中心。所述的剛性擋墻5為厚度約10或12或15cm的鋼板與型鋼制成的組合型鋼板，剛性擋墻5為內(nèi)部有剛性支撐的空心厚板狀結(jié)構(gòu)，剛性擋墻5寬度比箱體I寬度小約6或8或10mm，高度約90或95或100cm。所述的下連接鋼桿232末端密封連接一條空心軟管，軟管直徑2cm，軟管在下滑塊212中通過(guò)圓柱孔C底端的細(xì)孔從后側(cè)面穿出下滑塊212，通過(guò)在下滑槽32后側(cè)壁中間偏下的位置鉆孔將軟管穿出下滑槽32，軟管與下滑槽32間布設(shè)密封圈，防止水分流失。薄膜式壓力傳感器81和孔壓探頭82所連接的數(shù)據(jù)線(xiàn)，通過(guò)在剛性擋墻5上開(kāi)孔進(jìn)入剛性擋墻5內(nèi)部，經(jīng)由下連接鋼桿232和軟管穿出箱體I，在外部連接采集儀等試驗(yàn)測(cè)試裝置。所述的位移傳感器83從上滑槽31或下滑槽32的后壁鉆孔穿出，位移傳感器83與上滑槽31或下滑槽32之間布設(shè)密封圈，防止漏水。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)方法，包括以下步驟: A、預(yù)先通過(guò)一種考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)的裝置進(jìn)行剛性擋墻(5)發(fā)生不同位移模式時(shí)的主動(dòng)與被動(dòng)土壓力試驗(yàn)，待試驗(yàn)完成后，使剛性擋墻(5)處于已發(fā)生的平動(dòng)狀態(tài)或者轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)； B、通過(guò)位移傳感器(83)的讀數(shù)進(jìn)行剛性擋墻(5)的位移控制，在整個(gè)考慮土體流變的土壓力松弛效應(yīng)試驗(yàn)過(guò)程中，所有位移傳感器(83)讀數(shù)不變，一直使剛性擋墻(5)在現(xiàn)有狀態(tài)下保持靜止，讀取剛性擋墻(5)前、后側(cè)面上薄膜式壓力傳感器(81)的讀數(shù)，為主動(dòng)、被動(dòng)土壓力初始值； C、箱體(I)內(nèi)土體(9)隨著時(shí)間的推移發(fā)生流變，導(dǎo)致主動(dòng)和被動(dòng)土壓力隨時(shí)間發(fā)生變化，產(chǎn)生土壓力松弛效應(yīng)； D、在土體(9)流變過(guò)程中，按照試驗(yàn)設(shè)定的采樣頻率6?12次/小時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序反饋，獲取試驗(yàn)所需時(shí)間段內(nèi)各個(gè)時(shí)刻的剛性擋墻(5)前、后側(cè)面上每個(gè)薄膜式壓力傳感器(81)的讀數(shù)，直到各個(gè)薄膜式壓力傳感器(81)的讀數(shù)在5天內(nèi)保持不變，土壓力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，停止測(cè)試，所述的試驗(yàn)時(shí)間段為I?3月； E、通過(guò)薄膜式壓力傳感器(81)的讀數(shù)測(cè)試得到土壓力隨時(shí)間變化的結(jié)果，分析剛性擋墻(5)不同深度主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力隨時(shí)間的變化規(guī)律，揭示剛性擋墻(5)主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力的松弛效應(yīng)。
【文檔編號(hào)】G01N3/08GK105890991SQ201610279144
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】陳善雄, 戴張俊
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所