本发明专利技术涉及岩土工程领域，提供了一种土坡堆填过程模拟方法，将待堆填土坡按预设比例建立土坡分析模型，并确定堆填层数和每层堆填荷载；通过在预设数量载荷板上逐级施加压力至每层堆填荷载，模拟土坡的堆填过程，通过调节载荷板宽度来模拟土坡的不同坡度，通过增设载荷板并施加压力至设定值，模拟土坡的平台。还提供了一种土坡堆填过程模拟装置，包括：模型箱用于填筑地基土体和载荷板；杠杆加载系统由多根中间镂空杠杆环环相套组成，分别独立施加堆填荷载；监测系统用于检验所模拟堆填荷载的准确性并获得地基土体表面沉降。本发明专利技术能够模拟不同形状土坡的堆填过程，并分析土坡堆填对地基土体产生的沉降变形，为实际工程提供参考。为实际工程提供参考。为实际工程提供参考。
【技术实现步骤摘要】
一种土坡堆填过程模拟方法和装置
[0001]本专利技术涉及岩土工程领域，涉及土坡堆填荷载的模拟，具体涉及一种土坡堆填过程模拟方法和装置。
技术介绍
[0002]随着我国城市化进程的不断推进，形成了很多土坡堆填构筑物，例如，工程渣土堆山体、生活垃圾填埋场、建筑垃圾受纳场、路堤等。这些土坡堆填构筑物存在竖向荷载大、荷载分布不均匀等特点，对地基土体会产生较大的不均匀沉降，从而对土坡堆填过程带来安全隐患。因此，有必要在实际堆填工程施工之前，采用模型试验来模拟土坡的堆填过程，并研究相应的地基土体沉降变形规律。现有的土坡堆填过程模拟方法中，大多只能用于模拟单一坡度土坡的堆填过程，难以模拟不同形状土坡的堆填过程；现有的土坡堆填过程模拟装置中，大多只能在地基土体上一次性施加所有土层的堆填荷载，难以有效实现各层堆填荷载的独立加载和逐层加载过程。
[0003]文献CN107655743B公开了一种岩土工程加卸荷综合模拟箱体及操作方法，包括供注水、加压的密闭箱体以及箱体内水平延伸的多个相互平行的移动杆，箱体的一个侧面与待测试土箱接触固定，侧面由内至外顺序设置约束板、防漏膜和载荷板，移动杆的一端伸出箱体外，另一端穿过有机玻璃板、约束板、防漏膜并密封固定在载荷板上，载荷板包括十二块，载荷板的外表面上设置薄膜压力传感器，解决了长期存在的室内土体侧向加卸荷难模拟问题，通过十二块载荷板对土体侧面进行加卸荷，可以实现土体整体加卸荷和分级加卸荷，同时可以控制气压升降实现任意强度的土体加载模拟和卸载模拟，对诸如高填方堆载和超深基坑侧向开挖卸荷模拟具有实际意义，整个试验装置可控性强、功能性强，易于操作和推广使用。但是，该方法虽然能够实现多种强度的土体加载和卸载模拟，但是由于该方法依靠水体与气体配合进行压力模拟，在将压力方向转向重力方向时，难以有效模拟堆填荷载的逐层叠加和独立加载过程；同时，该方法的使用过程复杂、无法快捷调整模拟荷载大小、时间成本和设备成本较高。
[0004]文献CN103485371A公开了一种地基破坏形式模拟及承载力测试装置和试验方法，装置包括有机玻璃箱、盖板、小型电动机、齿轮固定板、电容式薄膜压力传感器、应力采集器、测压管，仪器外形为方形模型箱，箱盖上方锚固一小型电机，通过链条带动齿轮转动，使得齿轮杆下压；条形基础固定在齿轮杆下方；基底设置四个电容式薄膜压力传感器，条形基础压入地基时，通过实测应力绘制的p
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S曲线获得不同基础设计情况下的地基承载力，同时以容重γ、粘聚力c、基础埋深d和基底宽度b及地下水位等参数通过理论公式计算地基承载力，可对各种承载力公式所计算的数值与实际测量的数值进行对比分析。但是，上述技术方案通过电动机作为动力源来模拟地基承载力，无法对地基承受上部逐层叠加荷载的过程进行模拟，传动机构复杂，操作复杂、实施成本高。
[0005]因此，亟需一种土坡堆填过程模拟方法和装置，用于模拟不同形状土坡的堆填过程，并实现各层堆填荷载的独立加载和逐层加载过程，为土坡堆填过程造成的地基土体不
均匀沉降问题的研究提供方法和装置。
技术实现思路
[0006]为了能够模拟不同形状土坡堆填过程，并实现各层堆填荷载的独立加载和逐层加载，本专利技术提供了一种土坡堆填过程模拟方法和装置。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种土坡堆填过程模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0008]S1：将待堆填土坡原型按照预设比例建立待堆填土坡分析模型，确定模型尺寸；设定所述土坡分析模型的堆填层数N，通过所述土坡原型和所述堆填层数N确定每层土体所产生的竖向荷载；
[0009]S2：在模型箱底部填筑地基土体；在所述地基土体上水平布置2M块载荷板，立柱左右两侧各布置M块，其中，M≥N；
[0010]S3：设定n＝1；
[0011]S4：当n＝1时，自左向右，通过调节杠杆加载系统向第1块至第2M块所述载荷板施加竖向应力，使第1块至第2M块所述载荷板受到的竖向应力之和等于第1层土体的所述竖向荷载，模拟第1层土体的堆填；利用位移测试装置监测每块所述载荷板的竖向位移，从而获得第一层土体堆填期间的地基土体表面沉降线；
[0012]当n>1时，自左向右，保持第n
‑
1块和第2M
‑
(n
‑
2)块载荷板上的竖向应力保持不变，通过所述杠杆加载系统调整第n块至第2M
‑
(n
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1)块所述载荷板施加竖向应力，使第n块至第2M
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(n
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1)块所述载荷板受到的竖向应力的增加值之和等于第n层土体的所述竖向荷载，模拟第n层土体的堆填；利用位移测试装置监测每块所述载荷板的竖向位移，从而获得第n层土体堆填期间的地基土体表面沉降线；
[0013]S5：判断n＝N是否成立，若是，则土体堆填模拟完成；若否，则使n＝n+1，重复步骤S4。
[0014]优选地，所述S2中，M≥2，所述载荷板为长条形，所述载荷板沿所述载荷板的宽度方向均匀排列。
[0015]优选地，在所述S2中，根据所述土坡分析模型的坡度，确定所述载荷板的宽度。
[0016]所述载荷板不满布于所述地基土体，以减小边界效应的影响。
[0017]优选地，所述土坡分析模型可以是非对称双向土坡、对称双向土坡、单向土坡、直立土坡的其中之一。
[0018]所述土坡分析模型为非对称双向土坡时，在所述S2中，所述立柱左右两侧的所述载荷板的宽度不同；所述土坡分析模型为对称双向土坡时，在所述S2中，所述立柱左右两侧的所述载荷板的宽度相同；所述土坡分析模型为单向土坡时，在所述S4中，通过调节所述杠杆加载系统向从左至右的第1块至第M块所述载荷板施加竖向应力；所述土坡分析模型为直立土坡时，对所有所述载荷板均施加相同竖向应力。
[0019]本专利技术还提供了一种土坡堆填过程模拟装置，其特征在于：包括模型箱、杠杆加载系统、反力系统、监测系统，所述杠杆加载系统包括杠杆套组、砝码托盘、砝码、传力杆、载荷板，所述反力系统包括反力梁、立柱、底板，所述监测系统包括位移采集设备、压力采集设备；所述模型箱顶部设置有开口，所述模型箱的外侧设置有所述立柱，所述模型箱的内侧设
置有地基土体；所述立柱底部与所述底板固定连接，所述立柱顶部与所述反力梁固定连接；所述载荷板设置于所述地基土体上方，所述传力杆底部通过两支点与所述载荷板连接，所述传力杆顶部与所述杠杆套组连接；所述杠杆套组中间支点连接于所述反力梁，所述杠杆套组远离中间支点一侧连接有所述砝码托盘，所述砝码装载于所述砝码托盘；所述传力杆中间设置有所述压力采集设备，所述载荷板上设置有所述位移采集设备。
[0020]优选地，所述杠杆套组由多根中间镂空杠杆组成，所述中间镂空杠杆之间相互独立；其中，作为一种优选方案，所述传力杆、载荷板与所述子杠杆的数量相同。优选地，所述中间镂空杠杆上设置有滑轨，所述砝码托盘悬挂于滑动条上，所述滑动条与所述滑轨滑动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种土坡堆填过程模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将待堆填土坡原型按照预设比例建立待堆填土坡分析模型，确定模型尺寸；设定所述土坡分析模型的堆填层数N，通过所述土坡原型和所述堆填层数N确定每层土体所产生的竖向荷载；S2：在模型箱底部填筑地基土体；在所述地基土体上水平布置2M块载荷板，立柱左右两侧各布置M块，其中，M≥N；S3：设定n＝1；S4：当n＝1时，自左向右，通过调节杠杆加载系统向第1块至第2M块所述载荷板施加竖向应力，使第1块至第2M块所述载荷板受到的竖向应力之和等于第1层土体的所述竖向荷载，模拟第1层土体的堆填；利用位移测试装置监测每块所述载荷板的竖向位移，从而获得第一层土体堆填期间的地基土体表面沉降线；当n>1时，自左向右，保持第n
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1块和第2M
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(n
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2)块载荷板上的竖向应力保持不变，通过所述杠杆加载系统调整第n块至第2M
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(n
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1)块所述载荷板施加竖向应力，使第n块至第2M
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(n
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1)块所述载荷板受到的竖向应力的增加值之和等于第n层土体的所述竖向荷载，模拟第n层土体的堆填；利用位移测试装置监测每块所述载荷板的竖向位移，从而获得第n层土体堆填期间的地基土体表面沉降线；S5：判断n＝N是否成立，若是，则土体堆填模拟完成；若否，则使n＝n+1，重复步骤S4。2.如权利要求1所述的一种土坡堆填过程模拟方法，其特征在于：所述S2中，M≥2，所述载荷板为长条形，所述载荷板沿所述载荷板的宽度方向均匀排列。3.如权利要求1所述的一种土坡堆填过程模拟方法，其特征在于：在所述S2中，根据所述土坡分析模型的坡度，确定所述载荷板的宽度。4.如权利要求1所述的一种土坡堆填过程模拟方法，其特征在于：所述土坡分析模型为非对称双向土坡、对称双向土坡、单向土坡、直立土坡的其中之一。5.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐辉，李升智，杲加俊，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：
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