CN105510219A - 一种可灵活控制底板升降和间距的循环模型试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可灵活控制底板升降和间距的循环模型试验方法，包括如下步骤：模型箱准备；模拟试验材料准备；试验仪器准备；将模型箱放置在平整的地面,进行模拟试验，该模拟试验包括如下步骤：玻璃板标记；活动铝板拆卸及安装；路堤填土铺设；数据采集装置的安装；使活动铝板产生向下的位移，将采集到的数据记录保存至电脑。该试验方法可灵活改变底板升降、间距大小并可利用可视玻璃板观察试验现象，可用于研究路堤荷载作用下桩顶和桩周软土之间的差异沉降、桩和桩周土之间的应力分担、不同路堤高度、桩间距等因素对土拱效应的影响以及路堤中应力的变化规律。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程试验，尤其是一种可灵活控制底板升降和间距的循环模型试验装置，可以很容易地对岩土工程中如，“桩土分层沉降”和“土拱效应”等进行室内一般模型试验研究。
背景技术
在岩土工程中，为了研究土的分层沉降，土拱效应等一系列问题，通常采用现场实测来获得较为准确真实的数据，但是现场实测耗时较长，投资较多，往往得到的数据仅仅是一种情况下的。为了满足科学研究的需要，在多种因素下针对某一问题进行深入的研究探索，减小试验规模，通常采用室内模型试验来完成。
发明内容
发明目的：为了探求多因素对路堤中土和桩的影响，本发明提供一种可控制底板升降和间距的循环模型试验装置的制作及试验方法，可以用于研究路堤荷载作用下桩顶和桩周土的差异沉降、桩顶与桩周土之间的应力分担、不同路堤高度、桩间距、差异沉降对土拱效应的影响以及路堤中应力的分布规律。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种可灵活控制底板升降和间距的循环模型试验方法，包括如下步骤：
(1)模型箱准备：所述模型箱为无盖长方形箱体结构，模型箱其中一个侧面为透明玻璃板，模型箱其他三个侧面和底面为铝合金板，其中底面铝合金板由多块可以拆卸的活动铝板组成；
(2)模拟试验材料准备：所述模拟试验材料包括路堤填土；
(3)试验仪器准备：所述试验仪器准备包括千斤顶、动态数字采集仪、土压力盒、数码相机和电脑；
(4)将模型箱放置在平整的地面，进行模拟试验，该模拟试验包括如下步骤：
(41)玻璃板标记：在模型箱的透明玻璃板上按照一定间隔标记多个参考点，用于数码照片处理，便于计算土体的位移；
(42)活动铝板拆卸：根据试验的需要拆卸底部活动铝板，从而满足试验设定的桩间距；
(43)活动铝板安装：在拆卸下来的活动铝板顶面间隔设置多个土压力盒，用于测量土体中的水平方向土应力，并用螺丝将拆卸下来的活动铝板底面和千斤顶的顶杆固定，然后将活动铝板安装至原位；
(44)路堤填土铺设：人为设定路堤填土的密度，称重一定质量的路堤填土，通过砂雨装置均匀铺撒在试验模型箱的底面铝合金板上，平整后使得填土达到该密度下相对应的高度，在填土内埋设土压力盒，用于测量土体中的竖直方向土应力，重复上述步骤从而达到预定的填土高度；
(45)土压力盒连接动态数字采集仪，动态数字采集仪以及数码相机均连接至电脑；
(46)操作千斤顶使得活动铝板产生向下的位移，从而产生差异沉降，每产生一定的位移，实验人员便拍摄相应的照片，将动态采集仪采集到的土应力数据记录以及数码照片保存至电脑。
进一步的，所述步骤(43)中，安装活动铝板时在千斤顶旁固定位移计，使得位移计顶端刚好接触活动铝板，从而调节活动铝板的位移；
进一步的，所述步骤(44)中，通过在模型箱的内壁上涂抹一层润滑剂，以减小路堤填土与模型箱侧壁的摩擦力。
进一步的，所述步骤(44)中，每填一次土，便在土体靠近透明玻璃板一侧均匀撒上一层彩砂，以便于数码相机的拍摄。
有益效果：本发明提供的可灵活控制底板升降和间距的循环模型试验方法可以很容易地对岩土工程中如，“桩土分层沉降”和“土拱效应”等进行室内一般模型试验研究。该试验方法可灵活改变底板升降、间距大小并可利用可视玻璃板观察试验现象，可用于研究路堤荷载作用下桩顶和桩周软土之间的差异沉降、桩和桩周土之间的应力分担、不同路堤高度、桩间距等因素对土拱效应的影响以及路堤中应力的变化规律。
附图说明
图1为本发明模型箱的主视结构示意图；
图2为本发明模型箱的俯视结构示意图；
图3为本发明千斤顶的安装示意图；
图4为土压力盒在活动铝板上的布置示意图；
图5为土压力盒在填土内的布置示意图；
图6为砂雨装置的结构示意图。
图中：1-模型箱，2-活动铝板，3-千斤顶，4-土压力盒，5-盒子，6-盖板，7-纱网，8-位移计。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
本发明的一种可灵活控制底板升降和间距的循环模型试验方法包括如下步骤：
(1)模型箱准备：如图1和2所示，所述模型箱为无盖长方形箱体结构，模型箱其中一个侧面为透明玻璃板，模型箱其他三个侧面和底面为铝合金板，其中底面铝合金板由多块可以拆卸的活动铝板组成；
(2)模拟试验材料准备：所述模拟试验材料包括路堤填土；
(3)试验仪器准备：所述试验仪器准备包括千斤顶、动态数字采集仪、土压力盒、数码相机和电脑；
(4)将模型箱放置在平整的地面，进行模拟试验，该模拟试验包括如下步骤：
(41)玻璃板标记：在模型箱的透明玻璃板上按照一定间隔标记多个参考点，用于数码照片处理，便于计算土体的位移；
(42)活动铝板拆卸：根据试验的需要拆卸底部活动铝板，从而满足试验设定的桩间距，拆卸掉的活动铝板的宽度，即为设定的桩间距，例如，本实施例中，底面铝合金板由5块可以拆卸的活动铝板，拆卸中间的第3块活动铝板，则设定的桩间距即为第3块活动铝板的宽度；
(43)活动铝板安装：如图3和4所示，在拆卸下来的活动铝板顶面间隔设置多个土压力盒，用于测量土体中的水平方向土应力，并用螺丝将拆卸下来的活动铝板底面和千斤顶的顶杆固定，然后将活动铝板安装至原位，千斤顶底部直接放置在地面上，该步骤中，安装活动铝板时在千斤顶旁固定位移计，使得位移计顶端刚好接触活动铝板，从而调节活动铝板的位移；
(44)路堤填土铺设：人为设定路堤填土的密度，称重一定质量的路堤填土，通过砂雨装置均匀铺撒在试验模型箱的底面铝合金板上，平整后使得填土达到该密度下相对应的高度，在填土内埋设土压力盒，如图5所示，土压力盒用于测量土体中的竖直方向土应力，重复上述步骤从而达到预定的填土高度，该步骤中，通过在模型箱的内壁上涂抹一层润滑剂，以减小路堤填土与模型箱侧壁的摩擦力，并且每填一次土，便在土体靠近透明玻璃板一侧均匀撒上一层彩砂，以便于数码相机的拍摄，如图6所示，所述砂雨装置包括一个用于盛放路堤填土的盒子，盒子顶部设有盖板，盒子底部设有一层细密的纱网；
(45)土压力盒连接动态数字采集仪，动态数字采集仪以及数码相机均连接至电脑；
(46)操作千斤顶使得活动铝板产生向下的位移，从而产生差异沉降，每产生一定的位移，实验人员便拍摄相应的照片，将动态采集仪采集到的土应力数据记录以及数码照片保存至电脑。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种可灵活控制底板升降和间距的循环模型试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)模型箱准备：所述模型箱为无盖长方形箱体结构，模型箱其中一个侧面为透明玻璃板，模型箱其他三个侧面和底面为铝合金板，其中底面铝合金板由多块可以拆卸的活动铝板组成；
(2)模拟试验材料准备：所述模拟试验材料包括路堤填土；
(3)试验仪器准备：所述试验仪器准备包括千斤顶、动态数字采集仪、土压力盒、数码相机和电脑；
(4)将模型箱放置在平整的地面，进行模拟试验，该模拟试验包括如下步骤：
(41)玻璃板标记：在模型箱的透明玻璃板上按照一定间隔标记多个参考点，用于数码照片处理，便于计算土体的位移；
(42)活动铝板拆卸：根据试验的需要拆卸底部活动铝板，从而满足试验设定的桩间距；
(43)活动铝板安装：在拆卸下来的活动铝板顶面间隔设置多个土压力盒，用于测量土体中的水平方向土应力，并用螺丝将拆卸下来的活动铝板底面和千斤顶的顶杆固定，然后将活动铝板安装至原位；
(44)路堤填土铺设：人为设定路堤填土的密度，称重一定质量的路堤填土，通过砂雨装置均匀铺撒在试验模型箱的底面铝合金板上，平整后使得填土达到该密度下相对应的高度，在填土内埋设土压力盒，用于测量土体中的竖直方向土应力，重复上述步骤从而达到预定的填土高度；
(45)土压力盒连接动态数字采集仪，动态数字采集仪以及数码相机均连接至电脑；
(46)操作千斤顶使得活动铝板产生向下的位移，从而产生差异沉降，每产生一定的位移，实验人员便拍摄相应的照片，将动态采集仪采集到的土应力数据记录以及数码照片保存至电脑。
2.根据权利要求1所述的一种可灵活控制底板升降和间距的循环模型试验方法，其特征在于：所述步骤(43)中，安装活动铝板时在千斤顶旁固定位移计，使得位移计顶端刚好接触活动铝板，从而调节活动铝板的位移。
3.根据权利要求1所述的一种可灵活控制底板升降和间距的循环模型试验方法，其特征在于：所述步骤(44)中，通过在模型箱的内壁上涂抹一层润滑剂，以减小路堤填土与模型箱侧壁的摩擦力。
4.根据权利要求1所述的一种可灵活控制底板升降和间距的循环模型试验方法，其特征在于：所述步骤(44)中，每填一次土，便在土体靠近透明玻璃板一侧均匀撒上一层彩砂，以便于数码相机的拍摄。
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