CN206818374U - 一种模拟边坡微型桩变形破坏的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种模拟边坡微型桩变形破坏的测试装置，包括模型箱、设置于模型箱内的由土体固结形成的滑坡模型和用于检测滑坡模型试验数据的测试器；所述滑坡模型由基体部分和滑体部分组成，所述模拟微型桩布设在所述滑坡模型上，所述测试器包括加速度传感器、土压力盒、应变片和位移计。本实用新型模拟微型桩将滑体部分与坡体模型加固为一体，实现模拟振动环境中微型桩群延缓边坡破坏的情况，为微型桩群与边坡相互作用特征的研究提供便利，便于观察、测量和研究，测试结果准确，产生结果的速度较快，其能够在室内进行试验，加工制作方便快捷。
Description
技术领域
本实用新型属于微型桩测试技术领域，尤其涉及一种模拟边坡微型桩变形破坏的测试装置。
背景技术
地震时边坡易产生滑坡，在滑坡防治工程中有多种加强坡体的方法，微型桩群的设置可以有效提高边坡在地震时的动力稳定性，但是在地震时往往会出现微型桩的变形和破坏甚至断裂的情况，影响微型桩群的加固的力度和使用的耐久性，因此有必要对地震作用下的微型桩群的动力响应特征进行科学分析。但是目前对地震作用下微型桩群的动力响应特征的研究还不太成熟。
研究地震作用时的微型桩与土质滑坡的动力相互作用机理以及微型桩的抗震设计理论，通过振动台模拟其承受的动载荷揭示微型桩与土质滑坡的地震动力相互作用特征是最快捷和准确的方式，但是在实际的试验过程中，对实际对象进行试验非常不便，而且试验代价巨大，也不方便试验数据的收集。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种边坡微型桩变形破坏的测试装置，实现了模拟振动环境中微型桩群加固边坡、延缓边坡破坏的目的，为微型桩群与边坡相互作用特征的研究提供便利，便于科研工作人员在实验室对微型桩群与边坡在振动载荷作用下的相互作用特征进行观察、测量和研究，测试结果准确，产生结果的速度较快，其能够在室内进行试验，加工制作方便快捷。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种模拟边坡微型桩变形破坏的测试装置，其特征在于：包括模型箱和设置在模型箱内的由土体固结形成的滑坡模型，以及用于检测所述滑坡模型试验数据的测试器；所述滑坡模型包括基体部分和设置在基体部分上且为二级阶梯结构的滑体部分，所述滑体部分与基体部分配合滑动，滑体部分与基体部分之间的接触面为弧形面，滑体部分与基体部分之间设置有双层聚乙烯塑料薄膜；所述滑体部分上设有斜坡平台，斜坡平台上垂直安装有多个穿过滑体部分且伸入至基体部分的模拟微型桩；
所述测试器包括埋设在所述滑坡模型内的加速度传感器、测试滑坡模型内部受力情况的第一土压力盒、测试模拟微型桩受力情况的第二土压力盒、贴设在模拟微型桩侧面的应变片、测试滑体部分的坡面位移的第一位移计和测量模拟微型桩的位移的第二位移计；所述第二土压力盒与应变片成对设置在模拟微型桩两侧。
上述的一种模拟边坡微型桩变形破坏的测试装置，其特征在于：所述加速度传感器、第一土压力盒、第二土压力盒、应变片、第一位移计和第二位移计的数量均为多个。
上述的一种模拟边坡微型桩变形破坏的测试装置，其特征在于：所述加速度传感器、第一土压力盒、第二土压力盒、应变片、第一位移计和第二位移计均与动态应变测试仪相连，所述动态应变测试仪与计算机相连。
上述的一种模拟边坡微型桩变形破坏的测试装置，其特征在于：多个所述模拟微型桩呈梅花形布设，相邻两个模拟微型桩的顶端固定连接有连系梁。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型测试器的布设位置科学合理，通过对特定位置的加速度、位移、应力和压力的测量，获取模拟整个模型变化特征的数据。
2、本实用新型通过设置模拟微型桩，将滑体部分与坡体模型加固为一体，实现振动环境中微型桩群加固边坡、延缓边坡破坏的目的，能够为微型桩群与边坡相互作用特征的研究提供便利。
3、本实用新型通过土体固结形成边坡模型，使模型制造方便，在试验完成后只需更换模拟微型桩，其他材料可回收再用，降低了试验成本。
综上所述，本实用新型实现了模拟振动环境中微型桩群加固边坡、延缓边坡破坏的目的，能够为微型桩群与边坡相互作用特征的研究提供便利，便于科研工作人员在实验室对微型桩群与边坡在振动载荷作用下的相互作用特征进行观察、测量和研究，测试结果准确，产生结果的速度较快，其能够在室内进行试验，加工制作方便快捷。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型加速度传感器和第一土压力盒在滑坡模型上的布设位置示意图。
图3为本实用新型第二土压力盒和应变片在模拟微型桩上的布设位置示意图。
图4为本实用新型的电路原理框图。
图5为图1的右视图。
图6为本实用新型模拟微型桩在滑坡模型上的布设位置示意图。
附图标记说明:
1—模型箱； 1-1—底板； 1-2—左挡板；
1-3—右挡板； 1-4—前挡板； 1-5—后挡板；
2-1—基体部分； 2-2—滑体部分； 2-3—斜坡平台；
2-4-双层聚乙烯塑料薄膜； 3—模拟微型桩； 4—连系梁；
5-1—第一泡沫板； 5-2—第二泡沫板； 5-3—碎石垫层；
6—加速度传感器； 7-1—第一土压力盒； 7-2—第二土压力盒；
8—应变片； 9-1—第一位移计； 9-2—第二位移计；
10—横杆； 11—计算机； 12—动态应变测试仪。
具体实施方式
如图1所示的一种模拟边坡微型桩变形破坏的测试装置包括模型箱1 和设置在模型箱1内的由土体固结形成的滑坡模型，以及用于检测所述滑坡模型试验数据的测试器；所述滑坡模型包括基体部分2-1和设置在基体部分2-1上且为二级阶梯结构的滑体部分2-2，所述滑体部分2-2与基体部分2-1配合滑动，滑体部分2-2与基体部分2-1之间的接触面为弧形面，滑体部分2-2与基体部分2-1之间设置有双层聚乙烯塑料薄膜2-4；所述滑体部分2-2上设有斜坡平台2-3，斜坡平台2-3上垂直安装有多个穿过滑体部分2-2且伸入至基体部分2-1的模拟微型桩3。
所述模拟微型桩3是常见的加固土体的方式，通常经过钻孔、喷桩和回填注浆等施工过程，施工步骤繁多施工时间长，在试验中不适合仿真模拟，在本实施例中，选择用铝管来代替微型桩的设置。
所述滑坡模型分为两部分包括基体部分2-1和滑体部分2-2，基体部分2-1和滑体部分2-2之间为弧形面，考虑作为试验难以模拟真实的地震，相对模拟震动力度并且相对减小真实土体之间的粘度和摩擦力，本实用新型中，基体部分2-1和滑体部分2-2之间的位置设置为弧形面使滑坡模型更容易发生滑坡，且在所述弧形面位置处设置双层聚乙烯塑料薄膜2-4，目的在于减小基体部分2-1和滑体部分2-2之间的摩擦力，在实验过程中使基体部分2-1在震动作用下更容易的产生滑坡，缩短实验时间，可以更快的得出实验结果，滑体部分2-2上开设有用于设置模拟微型桩3的斜坡平台2-3，微型桩在施工时与施工地面相垂直，为了模拟微型桩的真实结构，在基体部分2-2的坡面设置有斜坡平台2-3。
需要说明的是，在本实施例中，所述模型箱1包括箱体和对所述箱体进行支撑的型钢支架，所述箱体安装于所述型钢支架内，所述滑坡模型设置在箱体内；所述箱体包括底板1-1、左挡板1-2、右挡板1-3、前挡板 1-4和后挡板1-5，所述左挡板1-2和右挡板1-3呈左右对称布设，所述横杆10固定安装在所述左挡板1-2和右挡板1-3之间。所述型钢支架由方钢焊接而成，保证了模型箱1的强度要求，而且方钢易于取得，设置在所述箱体外部，保证了所述箱体的强度，避免实验过程中箱体由于强度不足而被损坏。
所述前挡板1-4与所述滑坡模型之间设置有第一泡沫板5-1，所述后挡板1-5与所述滑坡模型之间设置有第二泡沫板5-2，所述底板1-1上平铺有一层碎石垫层5-3。所述泡沫板的作用在于将滑坡模型与箱体隔离，避免滑坡模型与箱体侧板之间产生较大的摩擦影响滑坡模型的变形从而导致实验结果的不准确，碎石垫层是为了增大滑坡模型与箱体底板之间的摩擦力，避免滑坡模型在实验过程中在箱体中晃动导致相对位置发生变化，影响模型的变形机理。
如图2和图3所示，所述测试器包括埋设在所述滑坡模型内的加速度传感器6、测试滑坡模型内部受力情况的第一土压力盒7-1、测试模拟微型桩3受力情况的第二土压力盒7-2、贴设在模拟微型桩3侧面的应变片 8、测试滑体部分2-2的坡面位移的第一位移计9-1和测量模拟微型桩3 的位移的第二位移计9-2；所述第二土压力盒7-2与应变片8成对设置在模拟微型桩3两侧。
多个加速度传感器6分别埋置在滑坡模型的坡表和坡内，可以获得坡表和坡内各处的加速度响应规律，模拟微型桩3的桩前和桩后分别成对布设第二土压力盒7-2和应变片8，可以获得微型桩的受力情况，在滑坡模型内设置第一土压力盒7-1，测量滑坡模型内自上而下滑体部分2-2和基体部分2-1的土压力变化情况，滑体部分2-2的边坡表面设置有第一位移计9-1，可以监测滑体部分2-2的位移运动情况，模拟微型桩3上设置有第二位移计9-2，用以监测模拟微型桩3的位移变形情况。
本实施例中，所述加速度传感器6、第一土压力盒7-1、第二土压力盒7-2、应变片8、第一位移计9-1和第二位移计9-2的数量均为多个。
如图4所示，本实施例中，所述加速度传感器6、第一土压力盒7-1、第二土压力盒7-2、应变片8、第一位移计9-1和第二位移计9-2均与动态应变测试仪12相连，所述动态应变测试仪12与计算机11相连。本实施例中，动态应变测量仪12是江苏东华测试技术股份公司生产的一种通用型动态信号测试分析系统，型号为DH5922N，能完成应力应变、加速度、压力和位移的测量，数据通道多，抗干扰能力强，能对每个测点的数据进行精确的测量。
需要说明的是，所述第一位移计9-1和第二位移计9-2在使用过程中需要在模型箱1上安装横杆10，横杆10应固定在模型箱1上的合适位置，使得第一位移计9-1的触头可以接触到所述滑坡模型的边坡表面，第二位移计9-2的触头可以接触到模拟微型桩3的表面，当滑坡模型发生滑坡时，坡面触动第一位移计9-1的触头，模拟微型桩3变形触动第二位移计9-2 触头，从而使第一位移计9-1和第二位移计9-2产生读数，试验完毕后，将第一位移计9-1和第二位移计9-2的读数通过动态应变测试仪12录入到计算机11中。
如图5所示，本实施例中，所述第一位移计9-1和第二位移计9-2均固定安装在横杆10上，所述横杆10的两端分别固定在所述模型箱1上，所述横杆10设置有多个，所述第一位移计9-1和第二位移计9-2在每个所述横杆10上设置的数量为两个。
需要说明的是，在滑坡时，靠近箱体的部分易受到箱体挡板的摩擦，影响滑体位移的变化，因此第一位移计9-1和第二位移计9-2在同一横杆 10上布设的数量为两个，且分别位于横杆13靠近箱体的两端位置处，试验完成后，将数据通过动态应变测试仪12录入到计算机11中。
本实施例中，如图6所示，多个所述模拟微型桩3呈梅花形布设，相邻两个模拟微型桩3的顶端固定连接有连系梁4。
模拟微型桩3设置有多个形成模拟微型桩群，实际施工过程中单一的微型桩是难以起到加固土体的作用，需要以一定密度设置微型桩群，才能够达到固结土体的作用，本实用新型中，在滑坡模型中，模拟微型桩3的设置需要贯穿滑体部分2-2和基体部分2-1，将两者固结为一体，也使滑面可以直接作用在模拟微型桩3上，对微型桩的破坏情况更明显直接，易于观测，所述模拟微型桩3的顶端设置有连系梁4，将模拟微型桩群固定在一起，模拟真实的微型桩群的受力方式。
需要说明的是，本实施例中，所述第二土压力盒7-2与应变片8部设在斜坡平台2-3中部的部分模拟微型桩3，所述第二土压力盒7-2和应变片8部设在模拟微型桩3的两侧，由于本试验模型只是模拟一段边坡的模型，在实验过程中左右两端靠近侧板的土体受摩擦力而对模拟微型桩3的作用产生影响，优选的，本实施例中仅仅在斜坡平台2-3中部的部分模拟微型桩3上设置第二土压力盒7-2和应变片8，不仅保证了数据采集的准确性，也避免了试验后数据的筛选。
本实用新型使用时，先将模型箱1在震动台上组装完成，并在模型箱 1的底板1-1上设置碎石层5-3，在模型箱1的前挡板1-4上设置第一泡沫板5-1，在模型箱1的后挡板1-5上设置第二泡沫板5-2，在模型箱1 的左挡板1-2和右挡板3-3内表面施以黄油，然后进行滑坡模型的填造，用土体逐渐在模型箱1内进行滑坡模型的填造，在填造过程中分别埋设加速度传感器6、第一土压力盒7-1、第二土压力盒7-2、应变片8、第二位移计9-2和模拟微型桩3，在施工至合适位置时，在弧形滑面2-4设置弧形滑层，最后，在坡面上设置第一位移计9-1，在模拟微型桩3的顶端设置连系梁4，模型填造完毕后，将测量器通过动态应变测试仪12与计算机 11电路连接，然后进行试验。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种模拟边坡微型桩变形破坏的测试装置，其特征在于：包括模型箱(1)和设置在模型箱(1)内的由土体固结形成的滑坡模型，以及用于检测所述滑坡模型试验数据的测试器；所述滑坡模型包括基体部分(2-1)和设置在基体部分(2-1)上且为二级阶梯结构的滑体部分(2-2)，所述滑体部分(2-2)与基体部分(2-1)配合滑动，滑体部分(2-2)与基体部分(2-1)之间的接触面为弧形面，滑体部分(2-2)与基体部分(2-1)之间设置有双层聚乙烯塑料薄膜(2-4)；所述滑体部分(2-2)上设有斜坡平台(2-3)，斜坡平台(2-3)上垂直安装有多个穿过滑体部分(2-2)且伸入至基体部分(2-1)的模拟微型桩(3)；
所述测试器包括埋设在所述滑坡模型内的加速度传感器(6)、测试滑坡模型内部受力情况的第一土压力盒(7-1)、测试模拟微型桩(3)受力情况的第二土压力盒(7-2)、贴设在模拟微型桩(3)侧面的应变片(8)、测试滑体部分(2-2)的坡面位移的第一位移计(9-1)和测量模拟微型桩(3)的位移的第二位移计(9-2)；所述第二土压力盒(7-2)与应变片(8)成对设置在模拟微型桩(3)两侧。
2.按照权利要求1所述的一种模拟边坡微型桩变形破坏的测试装置，其特征在于：所述加速度传感器(6)、第一土压力盒(7-1)、第二土压力盒(7-2)、应变片(8)、第一位移计(9-1)和第二位移计(9-2)的数量均为多个。
3.按照权利要求1所述的一种模拟边坡微型桩变形破坏的测试装置，其特征在于：所述加速度传感器(6)、第一土压力盒(7-1)、第二土压力盒(7-2)、应变片(8)、第一位移计(9-1)和第二位移计(9-2)均与动态应变测试仪(12)相连，所述动态应变测试仪(12)与计算机(11)相连。
4.按照权利要求1所述的一种模拟边坡微型桩变形破坏的测试装置，其特征在于：多个所述模拟微型桩(3)呈梅花形布设，相邻两个模拟微型桩(3)的顶端固定连接有连系梁(4)。
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