单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置及试验方法，包括模型箱和加载装置，所述模型箱包括一倾斜的滑坡面挡土板，滑坡面挡土板两侧竖直设有侧面挡土板，滑坡面挡土板底端竖直设有底部挡土板，滑坡面挡土板上方水平设有加载板；所述滑坡面挡土板、两个侧面挡土板、底部挡土板和加载板共同组成了容土空间；所述容土空间内竖直设有抗滑桩组；所述加载装置包括用于对加载板施力的千斤顶。本发明专利技术可以更加全面的通过模型试验方式研究单排或双排抗滑桩在不同工况下的桩周土体土压力发展变化以及桩身受力规律，从而揭示单排或双排抗滑桩的作用机理。

Model test device and test method for action mechanism of single-row or double-row anti-slide piles

【技术实现步骤摘要】
单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置及试验方法
本专利技术属于岩土工程和地质工程
，涉及一种模型试验装置和试验方法，具体涉及一种单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置和试验方法。
技术介绍
高边坡加固治理是一项技术繁琐、投资巨大的建设项目。我国经过60多年滑坡治理的实践，已形成了一套较好的边坡加固治理方法和技术，其中抗滑桩支挡技术的应用较为迅速，当采用削坡、减载、排水、挡土墙等工程措施不足以解决边坡稳定性问题时，采用单排或双排抗滑桩等支挡结构能迅速、安全的解决一些边坡加固工程问题。但作为一种发展历时较短的支挡结构，对其在滑坡推力作用下如何抵抗土压力及土压力如何发展演化等基础性问题的研究上还处于起步阶段，尤其是在设计中对需要考虑的不同滑坡坡面倾角下桩周土压力的传递、发展演化规律以及相应的桩身受力规律等问题的研究上还存在诸多未知。另外，对于单排抗滑桩来说，其埋置方式的不同(如半埋桩和全埋桩)会导致桩身受力存在何种差异也没有明确的结论。除此之外，相对于单排抗滑桩来说，双排抗滑桩由于其属于超静定结构，因此可通过自身的变形协调作用减小土压力对其产生的弯拉变形，从而大大提高支护结构的稳定性，但其与周围土体、另一排抗滑桩之间的相互作用机理比单排抗滑桩更为复杂，在双排抗滑桩的何种布置形式(如平行布置、三角形布置等)、双排抗滑桩的何种排距及列距更有利于发挥抗滑桩的承载力等问题上都还没有得到很好的解答，目前也未见到对其作用机制研究的相关专利发表，而对其作用机理的研究将有利于抗滑桩这种支挡结构在岩土加固工程领域更广泛的推广和应用。因此，亟需研发开展单排或双排抗滑桩作用机理研究所需的专用装置及方法。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置及试验方法，可以全面了解滑坡坡面倾角、抗滑桩埋置方式(半埋或全埋)、双排抗滑桩不同布置形式(如平行布置、三角形布置等)及双排抗滑桩不同列距等工况下桩周土体土压力传递、发展演化规律以及相应的桩身受力规律。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案来实现：单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置，包括模型箱和加载装置，所述模型箱包括一倾斜的滑坡面挡土板，滑坡面挡土板两侧竖直设有侧面挡土板，滑坡面挡土板底端竖直设有底部挡土板，滑坡面挡土板上方水平设有加载板；所述滑坡面挡土板、两个侧面挡土板、底部挡土板和加载板共同组成了容土空间；所述容土空间内竖直设有一组或者两组抗滑桩组；所述加载装置包括用于对加载板施力的千斤顶。滑坡面挡土板是倾斜的，一端为高端，另一端为低端。含有一组抗滑桩的为单排抗滑桩作用机理模型试验装置，含有两组抗滑桩的为双排抗滑桩作用机理模型试验装置。进一步优选的，所述单排抗滑桩作用机理模型试验装置的一组抗滑桩安装在滑坡面挡土板上的抗滑桩组凹槽中，所述一组抗滑桩的数量为3～4个，均匀分布。进一步优选的，所述双排抗滑桩包括第一抗滑桩组和第二抗滑桩组，所述第一抗滑桩组安装在滑坡面挡土板上的第一抗滑桩凹槽中，第二抗滑桩组安装在滑坡面挡土板末端的第二抗滑桩凹槽中，紧贴底部挡土板内侧。所述第一抗滑桩组的抗滑桩数量为2～3个；第二抗滑桩组的抗滑桩数量为3～4个。优选的，所述加载装置还包括用于固定千斤顶的反力架，所述反力架包括四边形的底面和顶面、用于连接底面和顶面的竖直钢管，所述钢管设置于底面和顶面的四角，千斤顶倒置于顶面的下方。所述顶面上设有安装孔，所述安装孔的数量为4个，千斤顶通过安装孔固定在顶面上。千斤顶的相应位置设有安装孔，用螺栓穿过安装孔将千斤顶固定在反力架顶面。优选的，所述模型箱一端设有用于固定侧面挡土板的支撑架，所述支撑架包括两个竖直设置的支撑立柱，以及连接两个支撑立柱的横梁。横梁焊接在支撑立柱上端，横梁用于支撑滑坡面挡土板。所述支撑立柱下端设有方形底座，底座起到稳固支撑立柱的作用。优选的，所述支撑立柱上设有用于固定侧面挡土板的插槽，所述插槽宽度和高度与侧面挡土板的厚度和高度相对应。优选的，所述模型箱上与支撑立柱相对的一端设有支座，所述支座包括支撑板和支撑板下方的支腿。支座用于支撑底部挡土板及侧面挡土板和滑坡面挡土板的一端。所述支撑板为四边形板，所述支腿位于四边形板的四角处。进一步优选的，所述支撑板上设有开口，所述开口能够容纳第二抗滑桩组和底部挡土板穿过。进一步优选的，所述第二抗滑桩凹槽和底部挡土板凹槽焊接在支撑板上，位于开口的下方，用于固定第二抗滑桩组和底部挡土板。第二抗滑桩凹槽和底部挡土板凹槽相连接，组成支撑板凹槽。所述支撑板凹槽选用焊接方式连接在支撑板上，且支撑板凹槽尺寸与第二抗滑桩组、底部挡土板完全契合，从而保证第二抗滑桩组、底部挡土板始终垂直于地面，同时避免了支撑板上直接设置支撑板凹槽，会增加支撑板厚度，造成支座移动困难和成本太高等问题。优选的，所述滑坡面挡土板与水平面的夹角为30～60°。进一步优选为30°、45°、60°。滑坡面挡土板的高端底部设有固定槽，固定槽为与横梁相对应的半圆形凹槽，横梁嵌入固定槽中，将滑坡面挡土板的高端固定，滑坡面挡土板的低端通过底部挡土板或第二抗滑桩组限定其位置。所述容土空间内还包括有土压力盒及电阻应变片，土压力盒埋置于试验土体的设计位置，电阻应变片粘贴于抗滑桩桩身表面设计位置，土压力盒与电阻应变片均连接静态应变仪，以得到试验过程中土压力及桩身受力数据。所述的抗滑桩是按照相似原理制成的长方体抗滑桩。本试验所述土压力盒是一种测量土压力的应变式传感器，主要用于测量土体中任一点的土体压力变化，也可测量土体对挡土墙、抗滑桩等结构物表面的接触压力，其数值可由静态应变仪测量并计算出来。本专利技术所述的电阻应变片为一种测量结构物应变的传感器，可粘贴于抗滑桩不同位置，从而得到桩身在不同荷载作用下的应变值，由此可计算得到桩身受力情况。优选的，所述的静态应变仪采用DH-3816型号的静态应变测试系统，该静态应变测试系统稳定、监测结果准确。为研究外荷载作用下桩周土体土压力发展、演化规律以及相应的桩身受力规律，揭示单排或双排抗滑桩的作用机理，本申请还提供单排或双排抗滑桩作用机理模型试验方法，包括以下步骤：(一)建造单排或双排抗滑桩作用机理分析模型在桩身表面设计位置粘贴电阻式应变片，按顺序组装好单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置，分次将试验土体倒入容土空间，并在不同的填土高度将土压力盒埋入设计位置，并用夯实器夯实，重复上述步骤，直至达到设计填土高度；在土体上方平放加载板，并微调反力架的位置，使千斤顶正对加载板；(二)试验移除底部挡土板；通过千斤顶对试验土体进行分级加载，直至抗滑桩周围土体破坏；加载过程中用静态应变仪分别采集土压力盒的土压力数值及桩身表面电阻应变片的应变值。调节滑坡面挡土板的角度，重复上述试验；调节抗滑桩漏出试验土体的高度，重复上述试验；调节双排抗滑桩不同的布置形式(如平行布置或三角形布置)或不同列距，重复上述试验；(三)试验结果分析试验加载结束后，对不同滑坡面挡土板角度、不同抗滑桩埋置方式、双排抗滑桩不同布置形式及不同列距工况下静态应变仪采集的数据进行分析，从而得到桩周土在滑坡推力作用下的土压力发展变化规律以及相应的抗滑桩桩身在土压力作用下的受力情况。抗滑桩组桩周土压力是通过静态应变仪读取埋设于土体内部的应变式土压力盒所产生的应变，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置，其特征在于，包括模型箱和加载装置，所述模型箱包括一倾斜的滑坡面挡土板(5)，滑坡面挡土板(5)两侧竖直设有侧面挡土板(6a)，滑坡面挡土板(5)底端竖直设有底部挡土板(6b)，滑坡面挡土板(5)上方水平设有加载板(12)；所述滑坡面挡土板(5)、两个侧面挡土板(6a)、底部挡土板(6b)和加载板(12)共同组成了容土空间；所述容土空间内竖直设有一组或两组抗滑桩组(1)，所述加载装置包括用于对加载板(12)施力的千斤顶(8)。

【技术特征摘要】
1.单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置，其特征在于，包括模型箱和加载装置，所述模型箱包括一倾斜的滑坡面挡土板(5)，滑坡面挡土板(5)两侧竖直设有侧面挡土板(6a)，滑坡面挡土板(5)底端竖直设有底部挡土板(6b)，滑坡面挡土板(5)上方水平设有加载板(12)；所述滑坡面挡土板(5)、两个侧面挡土板(6a)、底部挡土板(6b)和加载板(12)共同组成了容土空间；所述容土空间内竖直设有一组或两组抗滑桩组(1)，所述加载装置包括用于对加载板(12)施力的千斤顶(8)。2.根据权利要求1所述的单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置，其特征在于，加载装置还包括用于固定千斤顶(8)的反力架(7)，所述反力架(7)包括四边形的底面和顶面、用于连接底面和顶面的竖直钢管，所述钢管设置于底面和顶面的四角，千斤顶(8)倒置于顶面的下方。3.根据权利要求1所述的单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置，其特征在于，所述模型箱一端设有用于固定侧面挡土板(6a)的支撑架(2)，所述支撑架(2)包括两个竖直设置的支撑立柱(2a)，以及连接两个支撑立柱的横梁(2b)。4.根据权利要求3所述的单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置，其特征在于，所述支撑立柱(2a)上设有用于固定侧面挡土板(6a)的插槽(2d)，所述插槽(2d)宽度和高度与侧面挡土板(6a)的厚度和高度相对应。5.根据权利要求3所述的单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置，其特征在于，所述模型箱上与支撑立柱(2a)相对的一端设有支座(3)，所述支座(3)包括支撑板(3b)和支撑板(3b)下方的支腿(3c)。6.根据权利要求1所述的单排或双排抗滑桩作用机理模型试验装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张思峰，高雪池，祝少纯，张新宇，周磊生，商淑杰，韩冰，薛志超，任士朴，张正旭，张义栋，齐辉，卓秋林，
申请(专利权)人：山东建筑大学，齐鲁交通发展集团有限公司，山东华鉴工程检测有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37