本發(fā)明涉及室內(nèi)試驗方法，更確切地說，它涉及實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試方法。

背景技術(shù)：

1、裝配式砌塊擋墻相較于重力式等傳統(tǒng)擋墻，具備顯著的綠色、生態(tài)功能。隨著“雙碳”目標的提出，裝配式砌塊擋墻受到了越來越多的關(guān)注，并在實際工程中得到廣泛應用。然而，由于其墻體具有仰斜、柔性等特點，致使土壓力計算原理及方法尚不明確，相關(guān)理論研究滯后于工程實踐。現(xiàn)階段，其設(shè)計主要依賴工程經(jīng)驗。因此，開展對仰斜柔性擋土墻的理論研究具有重要的現(xiàn)實意義。

2、模型試驗是研究擋土墻墻后土壓力的重要手段之一，主要分為縮尺試驗和足尺試驗兩種形式。鑒于實驗室內(nèi)模型試驗受場地和資金的限制，通常采用縮尺試驗。為使縮尺試驗能夠準確反映原型的多種特性，必須對模型和原型進行細致的相似性分析，并選用參數(shù)適宜的材料開展縮尺試驗。因此，通過合理的縮尺模型實驗精準開展仰斜柔性擋墻水平土壓力研究試驗，一直是該領(lǐng)域的研究難點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試方法。

2、第一方面，提供了實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試裝置，包括：

3、實驗模型箱、預制砌塊、分層攤鋪的土料和攝像系統(tǒng)；

4、其中，所述實驗模型箱為由鋼板制成的無頂蓋長方體空腔結(jié)構(gòu)，其一側(cè)長邊立面設(shè)有透明高強材料觀測窗，底部設(shè)有混凝土基礎(chǔ)；所述預制砌塊逐層砌筑于實驗模型箱內(nèi)形成仰斜柔性擋土墻，相鄰砌塊通過連接孔中的聚氨酯棒連接；所述預制砌塊兩側(cè)立面中心位置布置有傳感器；每層土料之間沿預制砌塊方向布設(shè)位移標記點位；土料表面放置有加載板，通過堆載施加豎向均布荷載；所述攝像系統(tǒng)設(shè)置于觀測窗外側(cè)。

5、作為優(yōu)選，所述傳感器包括布置在砌塊填土側(cè)立面中心位置的水平土壓力量測傳感器和布置在其臨空側(cè)立面中心位置的水平位移量測傳感器。

6、作為優(yōu)選，所述透明高強材料觀測窗上刻畫有位移標記點的定位線。

7、第二方面，提供了一種實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試方法，由第一方面任一所述的實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試裝置執(zhí)行，包括：

8、步驟1、組裝實驗模型箱，在實驗模型箱一側(cè)長邊立面設(shè)置透明高強材料觀測窗，同時在實驗模型箱底部澆筑混凝土基礎(chǔ)并按規(guī)定養(yǎng)護；

9、步驟2、澆筑預制砌塊；逐層砌筑預制砌塊，同進度在墻后逐層回填土料，每層土料之間沿預制砌塊方向設(shè)置位移標記點位；在填土側(cè)砌塊立面設(shè)置水平土壓力量測傳感器，在臨空側(cè)砌塊立面設(shè)置水平位移量測傳感器；

10、步驟3、安裝攝像系統(tǒng)；

11、步驟4、記錄位移標記點位的初始坐標數(shù)據(jù)；

12、步驟5、在土料表面放置有加載板，通過堆載施加豎向均布荷載，并記錄水平土壓力量測傳感器和水平位移量測傳感器的讀數(shù)，同時使用攝像系統(tǒng)捕捉土料中位移標記點的滑移情況；

13、步驟6、對單次實驗拍攝的系列圖像進行處理，得到土體的位移矢量場從而近似觀測墻后土體的變形量；

14、步驟7、重復進行不同工況下的實驗。

15、作為優(yōu)選，步驟2中，通過混凝土模具澆筑預制砌塊，并在澆筑混凝土時，需要在模具上對連接孔位置進行標注，再打孔固定定位管，確保連接孔的位置不會發(fā)生改變，保證擋墻能夠順利裝配。

16、作為優(yōu)選，步驟2中，設(shè)置水平土壓力量測傳感器，包括：確定擋土墻需要監(jiān)測的關(guān)鍵部位對應的預制砌塊，使用水泥膠將水平土壓力量測傳感器固定在預制砌塊的回填土側(cè)立面中心位置。

17、作為優(yōu)選，步驟2中，所述砌筑擋土墻并安裝水平位移量測傳感器，包括：根據(jù)單次實驗確定的擋墻高度、剛度和坡度，選擇合適數(shù)量的預制砌塊、聚氨酯棒的長度和直徑；在實驗模型箱的基礎(chǔ)上自下而上逐層砌筑預制砌塊，在上下砌塊連接孔中插入聚氨酯棒；除被基礎(chǔ)約束的底部預制砌塊外，在其余水平土壓力量測傳感器所在的預制砌塊臨空側(cè)立面中心位置設(shè)置水平位移量測傳感器，用于檢測墻體位移。

18、作為優(yōu)選，步驟7中，改變預制砌塊之間預留連接孔的上下對接方式和對接面積，對該裝配式砌塊擋土墻仰斜角度進行調(diào)整；改變插入預制砌塊連接孔中的聚氨酯棒長度、直徑和數(shù)量，對該柔性擋墻的剛度進行調(diào)整；增刪調(diào)整預制砌塊的數(shù)量，對整個擋墻的高度進行調(diào)整，重復進行不同工況下的實驗。

19、本發(fā)明的有益效果是：

20、1)本發(fā)明在模型試驗中，通過改變預制砌塊的對接方式、聚氨酯棒的數(shù)量及長度，可靈活調(diào)整擋墻的仰斜角度、剛度和高度，從而支持多種工況下仰斜柔性擋土墻水平土壓力和墻體位移特征，為研究主動土壓力的分布提供實驗模型。

21、2)本發(fā)明采用土壓力量測傳感器、水平位移量測傳感器及攝像系統(tǒng)相結(jié)合的方式，能夠?qū)崟r、高效地采集擋土墻的變形數(shù)據(jù)及土壓力分布信息。通過圖像處理技術(shù)生成土體位移矢量場，可近似測量滑裂面及變形量，為理論研究提供高精度的實驗數(shù)據(jù)支持，顯著提升了研究結(jié)果的可靠性和實用性。

技術(shù)特征：

1.實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試裝置，其特征在于，包括：實驗模型箱(6)、預制砌塊(1)、分層攤鋪的土料(2)和攝像系統(tǒng)(11)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試裝置，其特征在于，所述傳感器包括布置在砌塊(1)填土側(cè)立面中心位置的水平土壓力量測傳感器(12)和布置在其臨空側(cè)立面中心位置的水平位移量測傳感器(5)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試裝置，其特征在于，所述透明高強材料觀測窗(7)上刻畫有位移標記點(10)的定位線。

4.一種實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試方法，其特征在于，由權(quán)利要求1至3任一所述的實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試裝置執(zhí)行，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試方法，其特征在于，步驟2中，通過混凝土模具澆筑預制砌塊(1)，并在澆筑混凝土時，需要在模具上對連接孔位置進行標注，再打孔固定定位管，確保連接孔的位置不會發(fā)生改變，保證擋墻能夠順利裝配。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試方法，其特征在于，步驟2中，設(shè)置水平土壓力量測傳感器(12)，包括：確定擋土墻需要監(jiān)測的關(guān)鍵部位對應的預制砌塊(1)，使用水泥膠將水平土壓力量測傳感器(12)固定在預制砌塊(1)的回填土側(cè)立面中心位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試方法，其特征在于，步驟2中，所述砌筑擋土墻并安裝水平位移量測傳感器(5)，包括：根據(jù)單次實驗確定的擋墻高度、剛度和坡度，選擇合適數(shù)量的預制砌塊(1)、聚氨酯棒(9)的長度和直徑；在實驗模型箱(6)的混凝土基礎(chǔ)(8)上自下而上逐層砌筑預制砌塊(1)，在上下砌塊連接孔中插入聚氨酯棒(9)；除被基礎(chǔ)(8)約束的底部預制砌塊(1)外，在其余水平土壓力量測傳感器(12)所在的預制砌塊(1)臨空側(cè)立面中心位置設(shè)置上分別布設(shè)水平位移量測傳感器(5)，用于檢測墻體位移。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試方法，其特征在于，步驟7中，改變預制砌塊(1)之間預留連接孔的上下對接方式和對接面積，對該裝配式砌塊擋土墻仰斜角度進行調(diào)整；改變插入預制砌塊(1)連接孔中的聚氨酯棒(9)長度、直徑和數(shù)量，對該柔性擋墻的剛度進行調(diào)整；增刪調(diào)整預制砌塊(1)的數(shù)量，對整個擋墻的高度進行調(diào)整，重復進行不同工況下的實驗。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及實驗室內(nèi)仰斜柔性擋土墻水平土壓力模型試驗測試方法，包括：組裝實驗模型箱；逐層砌筑預制砌塊，回填土料并設(shè)置位移標記點位；設(shè)置傳感器；安裝攝像系統(tǒng)；記錄位移標記點位的初始坐標數(shù)據(jù)；在土料表面放置有加載板，通過堆載施加豎向均布荷載，并記錄傳感器的讀數(shù)，同時捕捉土料中位移標記點的滑移情況；得到土體的位移矢量場從而近似觀測墻后土體的變形量。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過改變預制砌塊的對接方式、聚氨酯棒的數(shù)量及長度，可靈活調(diào)整擋墻的仰斜角度、剛度和高度，從而支持多種工況下仰斜柔性擋土墻水平土壓力和墻體位移特征，為研究主動土壓力的分布提供實驗模型。

技術(shù)研發(fā)人員：魏松,李大明,江晗,宋欣怡,陸陽,朱梓萌,陳清,李根
受保護的技術(shù)使用者：合肥工業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8