一种多功能土拱仪制造技术

本发明专利技术涉及一种抗滑桩支挡机理及端承桩支挡机理的演示实验仪器，尤其涉及一种多功能土拱仪，包括基础底座、动力系统、模型桩系统、横向支撑边界、竖向支撑边界以及模型桩盖板，所述模型桩系统置于基础底座上，横向支撑边界置于基础底座上表面的前后两端，竖向支撑边界置于基础底座上表面的左右两端，所述竖向支撑边界和横向支撑边界将模型桩系统围在中间形成一个矩形，所述模型桩系统包括前载荷均布组合、后载荷均布组合、左侧挡板、右侧挡板和模型桩底板，根据推力器施加的力观察模型桩系统内的土沿着模型桩做出的形变与压力分布，可直观的观察在不同应力条件下、不同条件下和不同坡度条件土拱效应和桩土相互作用现象。

Multifunctional soil arch instrument

The invention relates to an anti slide pile retaining mechanism and end bearing pile retaining mechanism demonstration experimental apparatus, especially relates to a multifunctional soil arch instrument, including basic base, power system, model of lateral support pile system, boundary, boundary and vertical support model of pile cover, the model of pile foundation in the system on the base, the lateral support at the basic boundary on the base surface and the two ends of vertical support boundary at the basic base surface of the left and right ends of the vertical support boundary and lateral support system around the boundary will model pile to form a rectangle in the middle, the model pile system including former distributed load combination, the loads are distributed the combination, left baffle, a right baffle plate and a bottom plate model pile, deformation and stress distribution under thruster force applied in the system observation model of pile soil pile model can be made along the straight. Observation of soil arching effect and pile-soil interaction under different stress conditions, under different conditions and different slope conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能土拱仪
本专利技术涉及一种抗滑桩支挡机理及端承桩支挡机理的演示实验仪器，尤其涉及一种多功能土拱仪。
技术介绍
在土力学领域，土拱是用来描述应力转移的一种现象，这种应力转移是通过土体抗剪强度的发挥而实现的。土拱作用是指支撑刚度较大而围护结构刚度较小，墙后土压力局部增大的现象，局部土体产生移动，而其余部分保持原来的位置不动，土中的这种相对运动受到土体抗剪强度的阻抗，使移动部分土体的压力减小，而不动部分上的压力增加。土层中的拱作用的产生与拱结构物不一样，拱结构是把材料制成拱形状，在荷载作用下发挥其承受压力的作用;而土拱有其自身的形成过程:在荷载或自重的作用下，土体发生压缩和变形，从而产生不均匀沉降，致使土颗粒间产生互相"楔紧"的作用，于是在一定范围土层中产生"拱效应"；由于土拱效应的存在，使得围护结构后的主动土压力产生重分布，土体中除了竖向存在土拱效应外，水平方向同样存在着土拱效应。合理利用竖向及水平向的土拱效应可使土体的应力重分布向对工程有利的方向发展，充分利用土体自身的抗变形能力。抗滑桩具有自身刚度大，稳定性好、施工方便等优点，在滑坡治理和防护中得到广泛的应用，端承桩在提供路堤承载力方面也有着十分广泛的用途，抗滑桩和端承桩等以离散的修筑来实现连续的支护，再这以离散修筑实现连续支挡的过过程中土拱效应起到了至关重要的作用，土拱效应是此类结构支挡机理的重要内容，但土拱效应主要形成表面以下一定距离，并且需要一定的应力、地质条件和坡度条件，但目前现有技术中无法实现在不同应力条件下、不同条件下和不同坡度条件土拱效应和桩土相互作用的真实再现。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是在不同应力条件下、不同条件下和不同坡度条件下实现土拱效应和桩土相互作用的真实再现土拱仪。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种多功能土拱仪，包括基础底座、动力系统、模型桩系统、横向支撑边界、竖向支撑边界以及模型桩盖板，所述模型桩系统置于基础底座上，横向支撑边界置于基础底座上表面的前后两端，竖向支撑边界置于基础底座上表面的左右两端，所述竖向支撑边界和横向支撑边界将模型桩系统围在中间形成一个矩形，所述模型桩系统包括前载荷均布组合、后载荷均布组合、左侧挡板、右侧挡板和模型桩底板，所述前载荷均布组合外侧设有推力器，该推力器的底部抵在基础底座上表面的前侧横向支撑边界内侧上，所述后载荷均布组合外侧设有反力器，该反力器的底部抵在基础底座上表面的后侧横向支撑边界内侧上，所述左侧挡板、右侧挡板位于模型桩底板左右两侧，与前载荷均布组合、后载荷均布组合构成一个矩形容腔，所述模型桩底板是由若干个长条板拼接排列而成，在每个长条板之间留有换板槽，在每个长条板上设有直立向上模型桩和模型桩镶嵌孔，所述左侧挡板和右侧挡板的外侧均设有若干与竖向支撑边界相抵的侧向支撑柱；所述模型桩盖板包括顶部加压板和顶部盖板，所述顶部盖板上横向设有若干镶嵌槽，顶部加压板置于镶嵌槽内，所述模型桩盖板完全覆盖住模型桩系统。采用此多功能土拱仪，在模型桩系统的矩形容腔内填土，然后用模型桩盖板盖住密封，推力器向容腔内部挤压泥土，反力器作用一个反力均布，前载荷均布组合和后载荷均布组合将推力器作用的力与反力器作用的力分散开，均布在容腔内填埋的土中，然后根据推力器施加的力观察模型桩系统内的土沿着模型桩做出的形变与压力分布，可直观的观察在不同应力条件下、不同条件下和不同坡度条件土拱效应和桩土相互作用现象，左侧挡板和右侧挡板的外侧用侧向支撑柱给予支撑力，防止容腔内的土在推力器的作用下往外顶开左右两侧的挡板，长条板之间留有换板槽的作用是便于随意调节模型桩系统的横向宽度，可将左右侧挡板插在换板槽内调节位置，以观察在不同应力条件下泥土沿着模型桩的形变，可实现单排桩和多排状在多种情况下的土工效应再现，换板槽可使长条板重新组合，实现多组不同的桩距比土拱效应实验，可广泛的模拟大多数工程桩土间距的情况，克服了传统的一组实验装置只能测量一种土拱变化情况，节约了模型实验成本。进一步限定，所述顶部盖板为有机透明玻璃，在有机透明玻璃外周固定有一层固定框架，所述固定框架与模型桩系统的顶部相配合，所述有机透明玻璃表面上绘制有刻度网格。有机透明玻璃的顶部盖板强度高，不易破碎裂开，可以实时观察土拱的形成和发育的全过程，刻度网格可以作为在模拟土体山均匀设置石灰线的依据方便直接观察泥土的位移变化。进一步限定，所述换板槽位于两个模型桩中间，换板槽的宽度与左侧挡板、右侧挡板的厚度相同。便于长条板的随意组合，长条板可以插进换板槽内改变模型桩容腔的横向距离，以便于推力器作用不同的压力；长条板的材料为钢板，左右侧挡板的高度与模型桩受载荷力段的高度相同，且长条板的长度与左右侧挡板的长度相同。进一步限定，所述侧向支撑柱至少为3根，分别均布在竖向支撑边界的前、中、后三个位置，均匀支撑左右侧挡板，分散作用力防止左右侧挡板内泥土的挤压而倒下。进一步限定，所述侧向支撑柱采用原木或者封闭钢筒，防止在推力器的作用下被泥土挤压变形，影响土拱效应的形成与发育。进一步限定，所述基础底座由混凝土制作而成，在基础底座的四周设置四个地基锚固杆，所述基础底座和地基锚固杆埋入土体部分不少于整体高度的1/3了，混凝土基础底座宽度与上部模型桩系统的宽度相同，基础底座地面以上部分的高度与模型桩系统的凌空部分长度相同。进一步限定，该土拱仪还包括模型转动系统，在基础底座和模型桩系统之间设有一层抬起模型桩系统的转动板，所述模型转动系统包括转动轴、转动支架、外部框架和吊机葫芦，所述转动支架位于模型桩系统的底部左右两侧，转动轴穿过基础底座的前边沿连接在转动支架上，所述外部框架置于模型桩系统的外周，所述吊机葫芦通过滚动轴竖直吊在模型桩系统的上方，该滚动轴的两端架在外部框架顶部两横杆上，保证吊机葫芦可以在外部框架的横杆上滑动来调节位置，以此来调节模型桩系统的悬挂角度，模型桩系统可以被吊机葫芦吊起绕着转动支架转动，与基础底座形成一定角度，来模拟不同坡度地形的土拱效应的形成。进一步限定，所述推力器为液压千斤顶，反力器上设有反力弹簧，在液压千斤顶与前载荷均布组合之间设有测力环；反力器为能提供稳定荷载的反力加载器，反力器的具体荷载要求根据所进行的试验要求确定，测力环的设计可以进行加压和压力的检测。进一步限定，所述前载荷均布组合和后载荷均布组合主要由载荷均布板、均布单元和载荷分担板组成，所述载荷均布板与左侧挡板、右侧挡板垂直放置，若干均布单元垂直于载荷均布板均匀布置，所述载荷分担板与载荷均布板平行放置将均布单元夹在中间，所述推力器抵在前载荷均布组合的载荷分担板上，所述反力器抵在后载荷均布组合的载荷分担板上。进一步限定，所述模型桩为混凝土桩或钢板桩，模型桩和模型桩镶嵌孔截面为矩形、方形或者圆形。附图说明图1为一种多功能土拱仪立体结构意图；图2为模型桩转动系统的立体结构示意图。具体实施方式为了使本领域的技术人员可以更好地理解，下面结合附图和实施例对本专利技术技术方案进一步说明。如图1、图2所示的一种多功能土拱仪，包括基础底座1、动力系统、模型桩系统、横向支撑边界2、竖向支撑边界3以及模型桩盖板4，所述模型桩系统置于基础底座1上，横向支撑边界2置于基础底座1上表面的前后两端，竖向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能土拱仪，其特征在于：包括基础底座、动力系统、模型桩系统、横向支撑边界、竖向支撑边界以及模型桩盖板，所述模型桩系统置于基础底座上，横向支撑边界置于基础底座上表面的前后两端，竖向支撑边界置于基础底座上表面的左右两端，所述竖向支撑边界和横向支撑边界将模型桩系统围在中间形成一个矩形，所述模型桩系统包括前载荷均布组合、后载荷均布组合、左侧挡板、右侧挡板和模型桩底板，所述前载荷均布组合外侧设有推力器，该推力器的底部抵在基础底座上表面的前侧横向支撑边界内侧上，所述后载荷均布组合外侧设有反力器，该反力器的底部抵在基础底座上表面的后侧横向支撑边界内侧上，所述左侧挡板、右侧挡板位于模型桩底板左右两侧，与前载荷均布组合、后载荷均布组合构成一个矩形容腔，所述模型桩底板是由若干个长条板拼接排列而成，在每个长条板之间留有换板槽，在每个长条板上设有直立向上模型桩和模型桩镶嵌孔，所述左侧挡板和右侧挡板的外侧均设有若干与竖向支撑边界相抵的侧向支撑柱；所述模型桩盖板包括顶部加压板和顶部盖板，所述顶部盖板上横向设有若干镶嵌槽，顶部加压板置于镶嵌槽内，所述模型桩盖板完全覆盖住模型桩系统。

【技术特征摘要】
1.一种多功能土拱仪，其特征在于：包括基础底座、动力系统、模型桩系统、横向支撑边界、竖向支撑边界以及模型桩盖板，所述模型桩系统置于基础底座上，横向支撑边界置于基础底座上表面的前后两端，竖向支撑边界置于基础底座上表面的左右两端，所述竖向支撑边界和横向支撑边界将模型桩系统围在中间形成一个矩形，所述模型桩系统包括前载荷均布组合、后载荷均布组合、左侧挡板、右侧挡板和模型桩底板，所述前载荷均布组合外侧设有推力器，该推力器的底部抵在基础底座上表面的前侧横向支撑边界内侧上，所述后载荷均布组合外侧设有反力器，该反力器的底部抵在基础底座上表面的后侧横向支撑边界内侧上，所述左侧挡板、右侧挡板位于模型桩底板左右两侧，与前载荷均布组合、后载荷均布组合构成一个矩形容腔，所述模型桩底板是由若干个长条板拼接排列而成，在每个长条板之间留有换板槽，在每个长条板上设有直立向上模型桩和模型桩镶嵌孔，所述左侧挡板和右侧挡板的外侧均设有若干与竖向支撑边界相抵的侧向支撑柱；所述模型桩盖板包括顶部加压板和顶部盖板，所述顶部盖板上横向设有若干镶嵌槽，顶部加压板置于镶嵌槽内，所述模型桩盖板完全覆盖住模型桩系统。2.根据权利要求1所述的一种多功能土拱仪，其特征在于：所述顶部盖板为有机透明玻璃，在有机透明玻璃外周固定有一层固定框架，所述固定框架与模型桩系统的顶部相配合，所述有机透明玻璃表面上绘制有刻度网格。3.根据权利要求1所述的一种多功能土拱仪，其特征在于：所述换板槽位于两个模型桩中间，换板槽的宽度与左侧挡板、右侧挡板的厚度相同。4.根据权利要求1所述的一种多功能土拱仪，其特征在于：所述侧向支撑柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚雪儒，
申请(专利权)人：重庆工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50