CN106526134A - 一种岩土工程多功能试验槽装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩土工程多功能试验槽装置，包括试验槽和竖向分隔板；其中，所述试验槽内设有多个卡槽，所述竖向分隔板可置于所述卡槽内。本发明的有益效果为：所述试验槽可围合成多个试验空间，可形成多组功能方案，实现了试验装置的高效利用，可同时进行多项试验项目，大大节约岩土工程试验项目周期；根据不同的试验研究目标，通过不同组合形成试验所需二维和三维试验空间。

Description

一种岩土工程多功能试验槽装置

技术领域

本发明涉及岩土工程多功能试验系统技术领域，具体涉及一种岩土工程多功能试验系统的试验槽装置。

背景技术

岩土工程多功能试验系统是应用于岩土工程、地下工程、矿业工程等领域的试验研究装置，为试验研究的基础设施和设备系统。岩土工程多功能试验槽装置为岩土工程多功能试验系统的一部分。

岩土体是自然界的产物，其形成过程、物质成分以及工程特性是极为复杂的，并且随受力状态、应力历史，加载速率和排水条件等的不同而变得更加复杂。所以，在进行各类工程项目设计和施工之前，必须对工程项目所在场地的岩土体进行土工试验及原位测试，以充分了解和掌握岩土体的物理和力学性质，从而为场地岩土工程条件的正确评价提供必要的依据。随着中国现代化建设事业的飞速发展，对岩土工程测试技术提出新的、更高的要求。如重型厂房、高层、超高层建筑、大型水电枢纽、铁路、公路桥梁与隧道以及民用建筑物的兴建是否经济、合理，大部分取决于岩土的工程性质。要很好地解决一个岩土工程问题，必须首先进行勘察和测试、试验与分析，并利用土力学、工程地质学等的理论与方法，对各类土建工程进行系统性研究。因此，土工试验是岩土工程规划设计的前期工作，也是地基与基础设计工作中不可缺少的中心环节。所有的工程建设项目，包括高层建筑、高速公路、机场、铁路、隧道等的建设，都与它们赖以存在的岩土体有着密切的关系，在很大程度上取决于岩土体能否提供足够的承载力，取决于工程结构不至于遭受超过允许的地基沉降和差异变形等，而地基承载力和地基变形计算中的参数又主要是由土工试验来确定的，因此，土工试验对于各类工程项目建设是不可缺少的。

岩土工程多功能试验系统是研究大型岩土工程问题的重要手段，在国内外已得到广泛应用，并在工程科研、设计及论证中发挥了重要作用。国际上如美国、英国、德国、意大利、日本、挪威等发达国家都先后开展了岩土工程多功能试验系统的试验研究工作，针对桩土共同作用、各种桩的受理机理、群桩效应、大型矿井顶板围岩稳定、大坝坝体与坝基的岩体稳定、大型洞室围岩稳定与支护等工程问题，进行了卓有成效的研究工作，并研制了相应的试验设备；国内如中国建筑科学研究院地基研究所、武汉岩土力学研究所、总参工程兵科研所、清华大学、北京科技大学、河海大学、石家庄铁道学院、北京建筑工程学院、同济大学、山东大学等单位，都先后开展了这方面的研究工作，研制了规模不等多功能试验系统。

各种类型多功能试验系统中试验槽的特点如下：

①大中型试验槽一般采用钢筋混凝土结构、实体钢结构；小型槽一般为简易试坑、玻璃钢钢框架结构。

②试验槽采用地上和地下埋置两种形式。较小尺寸试验槽一般直接做成模型箱置于地面；较大试验槽一般采用钢筋混凝土结构，槽底标高位于±0.000以下，地下埋置的试验槽便于土工试验操作。置于地上的大中试验槽，有钢筋混凝土结构和钢结构两种形式，对结构刚度、强度要求较高；置于地上的试验槽主要缺点是不利于土工试验操作。

③试验槽平面尺寸有矩形和方形两种，围合成二维空间(如：1.4m×3m)或者三维空间(如：4.0m×5.0m；1.6m×1.3m等)。

④试验槽多为单个试验槽，仅能进行一个试验项目。

⑤大部分试验槽(或试验装置)尺寸固定，试验空间不能调整。大型试验槽做较小试验时，一般根据试验要求随机用分隔板挡土，形成所需要的试验空间。分隔板一般为整体分隔板，采用钢板或有机玻璃板制作。

⑥山东大学张强勇等研制的盒式台架装置实现尺寸可调，台架全部为铸钢盒式构件组装，但耗资较大，尺寸调整需要重新组装台架。

⑦试验土料运输及分层填实方式：一般情况下是在试验槽中直接操作，分层填土和试验操作较困难。河海大学刘汉龙研制的混凝土试验槽在一侧墙体预留门洞，在试验填土时，门洞用分块的钢筋混凝土闸门关闭；山东大学张强勇等研制的盒式台架装置可预留一侧墙面，采用分层组装盒式构件的方式，以方便土料运输和分层填实，但组装盒式构件的工作量较大。

⑧试验观察方式：采用有机玻璃做围护结构的小型试验槽可直接观察，大型混凝土槽或钢结构槽无法实现在侧面观察，刘汉龙研制的大型混凝土槽采用在墙体不同位置设置固定的有机玻璃窗解决这一问题。但是其结构过于复杂。

发明内容

为解决现有技术中的岩土工程多功能试验槽装置不能充分利用已有地下建筑空间、不便于土工试验操作、试验槽空间不可调、不能同时进行多项试验的缺陷，本发明提供一种岩土工程多功能试验槽装置，所述试验槽为置于地面以下的钢筋混凝土结构槽，充分利用已有建筑地下空间，便于土工试验操作；能够围合成多个试验槽空间，并根据不同的试验研究目标，通过不同的组合形式，形成试验所需的二维或三维试验空间；实现试验槽空间可调性，为各种规模形式的试验研究提供灵活的操作空间；能够实现高效利用的目的，且能够同时进行多项试验项目。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种岩土工程多功能试验槽装置，包括试验槽和竖向分隔板；其中，

所述试验槽内设有多个卡槽，所述竖向分隔板可置于所述卡槽内。

优选的，所述试验槽为置于地面以下的钢筋混凝土结构槽。

所述岩土工程多功能试验槽装置的试验槽为置于地面以下的钢筋混凝土结构槽，充分利用已有建筑地下空间，便于土工试验操作；能够围合成多个试验槽空间，并根据不同的试验研究目标，通过不同的组合形式，形成试验所需的二维或三维试验空间；实现试验槽空间可调性，为各种规模形式的试验研究提供灵活的操作空间；能够实现高效利用的目的，且能够同时进行多项试验项目。

优选的，所述试验槽为矩形槽，其包括两个长边墙和两个短边墙；其中，

所述两个短边墙分别为第一短边墙和第二短边墙。

优选的，所述试验槽的两个长边墙槽壁上靠近所述第一短边墙的一端对称设有多根用于形成所述卡槽的竖向槽钢。

优选的，所述试验槽的两个长边墙槽壁顶部在靠近所述第二短边墙的一端对称设有两根钢轨。

优选的，所述岩土工程多功能试验槽装置还包括安装于所述试验槽内的刚性推板，所述刚性推板上与所述钢轨相对应的位置设有滚轴。

优选的，所述第二短边墙槽壁上设有暗柱，作为反力墙。

优选的，所述试验槽的槽顶部沿两个长边墙设有两个对称的T型滑槽。

优选的，所述竖向分隔板包括至少一块挡板；其中，

所述挡板包括金属骨架和第一围护板，所述第一围护板固接于所述金属骨架一侧。

优选的，所述第一围护板下部开设有多个透水孔；所述第一围护板上与所述透水孔相对应的位置安装有第二围护板，且所述第一围护板与所述第二围护板可拆卸式连接；所述第一围护板和所述第二围护板均为有机玻璃板。

所述竖向分隔板的每块挡板均体量适当，安装方便；所述竖向分隔板能实现分块分层安装，便于试验操作；所述竖向分隔板具有透视性，便于观测试验现象。

本发明的有益效果为：

试验槽：所述试验槽可围合成多个试验空间，可形成多组功能方案，实现了试验装置的高效利用，可同时进行多项试验项目，大大节约岩土工程试验项目周期；根据不同的试验研究目标，通过不同组合形成试验所需二维和三维试验空间。

竖向分隔板：所述竖向分隔板包括多块挡板，能够实现分块分层安装，符合土工试验分层操作的特点，试验时每完成0.4m高度的土体夯实与试验装置埋置工作，即可安装下一块挡板，进行下一层的工作，试验操作非常便捷；每块挡板体量较小，安装方便，挡板与挡板之间对接准确；挡板均采用有机玻璃板，具有透视性，便于观察试验过程；每块挡板安装位置灵活，挡板可安装于钢筋混凝土结构槽两侧设有的竖向槽钢内，安装具体位置可根据不同的试验设计确定。

刚性推板：所述刚性推板整体刚度大，可在任意位置固定并能够实现水平移动；所述刚性推板在竖向加载试验中可作为普通隔板使用，在水平加载试验中作为刚性推板模拟挤土效应，刚性推板回撤可模拟刚性挡土墙移位，拓宽了试验研究领域。

附图说明

图1为本发明实施例的岩土工程多功能试验槽装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的竖向分隔板的结构示意图；

图3为本发明实施例的刚性推板的结构简图(滚轴未示出)；

图4至图9为本发明实施例的多种试验组合方案的试验槽、竖向分隔板及刚性推板的俯视图的结构简图(钢轨未示出)。

图中，

1-试验槽；11-卡槽；12-第一短边墙；13-第二短边墙；14-钢轨；15-暗柱；16-T型滑槽；17-长边墙；2-竖向分隔板；21-挡板；211-金属骨架；212-第一围护板；2121-透水孔；213-第二围护板；3-刚性推板；31-滚轴；32-吊钩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构进行详细解释说明。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验槽装置，所述试验槽1的设计满足各种设备安装和试验加载要求，具有可调性强、操作方便的特点，能够利用现有房屋地下空间。

本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验槽装置，所述试验槽1设计为置于地面以下的钢筋混凝土结构槽。结构总尺寸5.4m*3.4m*2.0m，槽内净尺寸4.6m*2.0m*1.6m，槽底标高-1.6m。试验槽1尺寸设计既考虑了试验空间要求，又考虑了已有房屋结构空间限制条件。

本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验槽装置，所述试验槽1为矩形槽，其包括两个长边墙17和两个短边墙；其中，所述两个短边墙分别为第一短边墙12和第二短边墙13。

所述试验槽1的两个长边墙17槽壁在距离第一短边墙121m、1.5m、2m、2.5m的位置处对称预埋八根竖向槽钢，作为安装试验挡板21的卡槽11。通过在不同位置安装挡板21，形成不同的试验空间。

所述试验槽1的槽顶部沿两个长边墙17预埋两个对称的T型滑槽16。

本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验槽装置，所述两个长边墙17槽壁顶部在距离第二短边墙13 700mm位置起，对称预埋两根1m长钢轨14，用于安装所述刚性推板3，所述刚性推板3可在任意位置固定，所述刚性推板3也可通过所述滚轴31沿所述钢轨14实现水平移动。

本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验槽装置，所述第二短边墙13槽壁上设有暗柱15，与混凝土墙共同作用，作为反力墙。钢筋混凝土结构槽槽壁设计主要考虑强度和构造要求。试验槽1纵向墙体厚度设计首先考虑预埋钢轨14的构造要求。强度按照两种方法设计。方法1，以1m宽作为计算单元，按照悬臂构件计算抗弯抗剪强度，计算配筋；方法2，每块墙板按照三边固定一边悬臂板计算墙板跨中和支座抗弯强度，计算配筋。将方法1和方法2计算结果进行综合，设计试验槽1的长边墙17和短边墙的内外层钢筋和顶部钢筋。

本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验槽装置，所述刚性推板3采用30mm厚Q235钢制作，结构空间尺寸为2m*1.6m，预留安装误差尺寸，能够承受的水平推力达到60T。所述刚性推板3上安装有滚轴31，使所述刚性推板3可沿所述试验槽1的钢轨14滑动。所述刚性推板3顶部还设有两个吊钩32，以便于所述刚性推板3的起吊安装。

本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验槽装置，所述竖向分隔板2包括四块透明的挡板21，每块挡板21长度为2m，高度为0.4m，组合后形成的竖向分隔板2尺寸为2m*1.6m。设计格构式钢骨架作为受力的金属骨架211，单侧安装有机玻璃板作为第一围护板212。

本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验槽装置，所述挡板21可分块安装于试验槽1对称预埋的竖向槽钢内，根据试验空间要求安装在所需位置。其中两块挡板21设计为可透水的挡板21。在距离所述第一围护板212下边缘105mm和155mmm处布置两排透水孔2121，透水孔2121间距为50mm，透水孔2121直径为10mm。在开有透水孔2121的第一围护板212外侧，安装有第二围护板213，所述第二围护板213也为有机玻璃板，用螺丝固定于所述第一围护板上，用于不需要排水的试验。

如图4至图9所示，本发明实施例提供的一种岩土工程多功能试验槽装置，所述二维试验空间指试验空间平面尺寸：长/宽≥2；所述三维试验空间指试验空间平面尺寸：长/宽<2。如图4至图9所示的6组功能方案中，槽a、槽h形成二维试验空间，槽b-g形成三维试验空间(图4至图9中，a、b、c、d、e、f、g、h分别代表槽a、槽b、槽c、槽d、槽e、槽f、槽g、槽h)。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种岩土工程多功能试验槽装置，其特征在于，包括试验槽(1)和竖向分隔板(2)；其中，

所述试验槽(1)内设有多个卡槽(11)，所述竖向分隔板(2)可置于所述卡槽(11)内。

2.根据权利要求1所述的岩土工程多功能试验槽装置，其特征在于，所述试验槽(1)为置于地面以下的钢筋混凝土结构槽。

3.根据权利要求1所述的岩土工程多功能试验槽装置，其特征在于，所述试验槽(1)为矩形槽，其包括两个长边墙(17)和两个短边墙；其中，

所述两个短边墙分别为第一短边墙(12)和第二短边墙(13)。

4.根据权利要求3所述的岩土工程多功能试验槽装置，其特征在于，所述试验槽(1)的两个长边墙(17)槽壁上靠近所述第一短边墙(12)的一端对称设有多根用于形成所述卡槽(11)的竖向槽钢。

5.根据权利要求3所述的岩土工程多功能试验槽装置，其特征在于，所述试验槽(1)的两个长边墙(17)槽壁顶部在靠近所述第二短边墙(13)的一端对称设有两根钢轨(14)。

6.根据权利要求5所述的岩土工程多功能试验槽装置，其特征在于，所述岩土工程多功能试验槽装置还包括安装于所述试验槽(1)内的刚性推板(3)，所述刚性推板(3)上与所述钢轨(14)相对应的位置设有滚轴(31)。

7.根据权利要求3所述的岩土工程多功能试验槽装置，其特征在于，所述第二短边墙(13)槽壁上设有暗柱(15)。

8.根据权利要求3所述的岩土工程多功能试验槽装置，其特征在于，所述试验槽(1)的槽顶部沿两个长边墙(17)设有两个对称的T型滑槽(16)。

9.根据权利要求1所述的岩土工程多功能试验槽装置，其特征在于，所述竖向分隔板(2)包括至少一块挡板(21)；其中，

所述挡板(21)包括金属骨架(211)和第一围护板(212)，所述第一围护板(212)固接于所述金属骨架(211)一侧。

10.根据权利要求9所述的岩土工程多功能试验槽装置，其特征在于，所述第一围护板(212)下部开设有多个透水孔(2121)；所述第一围护板(212)上与所述透水孔(2121)相对应的位置安装有第二围护板(213)，且所述第一围护板(212)与所述第二围护板(213)可拆卸式连接；所述第一围护板(212)和所述第二围护板(213)均为有机玻璃板。