申请/专利权人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司

申请日：2019-05-24

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN110130416B

主分类号：E02D33/00

分类号：E02D33/00;E02D19/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2019.09.10#实质审查的生效;2019.08.16#公开

摘要：本发明提供一种土工加筋围堰物理模型的试验系统，包括模型箱，所述模型箱内下部铺设地基土体，地基土体中等间隔插入吸水细毛线，地基土体中埋设孔隙水压力传感器，地基土体表面分层铺设围堰填料和模型土工布，模型土工布上间隔设置应变片；本发明还提供制作上述试验系统的试验方法。本发明的优点为：能够真实模拟土工加筋围堰的原型，可作为全面评价土工加筋围堰和地基稳定性的有效工具，并能及时指导围堰施工工序和适当地补充治理措施，实现围堰的安全施工。

主权项：1.一种土工加筋围堰物理模型的试验方法，其特征在于采用以下土工加筋围堰物理模型的试验系统：包括模型箱，所述模型箱内下部铺设地基土体，地基土体中等间隔插入吸水细毛线，地基土体中埋设孔隙水压力传感器，地基土体表面分层铺设围堰填料和模型土工布，模型土工布上间隔设置应变片；地基土体和围堰填料均按原型材料的密实度进行配置，地基土体采用砂性土材料，围堰填料采用粘性土材料；吸水细毛线的平面布置形状与现场塑料排水板的平面形状一致；所述试验方法包括如下步骤：S1）将拌和好的砂性土作为地基土体在离心机模型箱中静置1天，待气泡基本消散后，再利用大型固结仪对模型箱内的土体进行室外静荷载排水固结；S2）地基土体完成第一次固结后，转动离心机模型箱进行二次固结，模拟现场的正常固结时间，使地基土体达到原型的应力状态和密实度；S3）将吸水细毛线等间距插入至地基土体中，间距按原型相似比缩减，吸水细毛线的平面布置形状与现场塑料排水板的平面形状一致；S4）在地基土体中埋设孔隙水压力传感器；S5）裁剪医用纱布作为模型土工布，拉伸模型土工布并在模型土工布上粘贴应变片；S6）使用油性笔在模型箱外侧描绘出围堰填料和模型土工布的断面模型，根据断面模型分层铺设围堰填料和模型土工布；S7）离心机模型箱按照预定的加载方式逐级提高加速度，运行至模型土工布被拉断或地基土体出现大变形；试验时采集模型土工布上应变片和地基土体中孔隙水压力传感器的监测数据。

全文数据：一种土工加筋围堰物理模型的试验系统及其方法技术领域本发明涉及岩土工程试验技术领域，具体涉及一种土工加筋围堰物理模型的试验系统及其方法。背景技术由于模型土工布的存在，土工加筋围堰的力学性质与常规的土质围堰相比发生了根本性的改变。模型土工布改变了纯土质边坡的特性，也与常规的土工加筋方式有所不同。模型土工布的发挥效应多大、应力应变分布特性、加筋围堰的破坏模式及机理、地基承载力及稳定性分析方法等许多关键问题仍亟待解决。土工加筋围堰的实践领先于其理论，目前相应的工程设计主要是依靠经验和工程类比。现有的技术和基于内陆经验建立的各种勘察、设计和施工规范，已不适用于土工加筋围堰的工程建设需要。作为一项有待进一步发展的新技术，对于大砂袋围堰有必要开展更多的研究工作，对于该技术的推广与应用具有重大意义。物理模型试验作为围堰破坏模式机理和地基承载力的研究工具被广泛采用。自20世纪80年代来，土工物理模型技术得以快速发展，许多欧美发达国家如法国、丹麦、德国、意大利等相继建立了大型物理模型试验室。目前，我国的物理模型试验研究方兴未艾，然而，由于研究领域和研究对象的不同，不同研究人员在物理模型的构建理论、方法和应用存在着较大的差异，有必要对不同研究对象的物理模型系统构建方法进行统一。发明内容本发明的目的是提供一种结构设计合理的土工加筋围堰物理模型的试验系统及其方法。为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种土工加筋围堰物理模型的试验系统，包括模型箱，所述模型箱内下部铺设地基土体，地基土体中等间隔插入吸水细毛线，地基土体中埋设孔隙水压力传感器，地基土体表面分层铺设围堰填料和模型土工布，模型土工布上间隔设置应变片。进一步地，地基土体和围堰填料均按原型材料的密实度进行配置，地基土体采用砂性土材料，围堰填料采用粘性土材料。进一步地，模型土工布采用医用纱布。进一步地，吸水细毛线的平面布置形状与现场塑料排水板的平面形状一致。一种土工加筋围堰物理模型的试验方法，包括如下步骤：S1将拌和好的砂性土作为地基土体在离心机模型箱中静置1天，待气泡基本消散后，再利用大型固结仪对模型箱内的土体进行室外静荷载排水固结；S2地基土体完成第一次固结后，转动离心机模型箱进行二次固结，模拟现场的正常固结时间，使地基土体达到原型的应力状态和密实度；S3将吸水细毛线等间距插入至地基土体中，间距按原型相似比缩减，吸水细毛线的平面布置形状与现场塑料排水板的平面形状一致；S4在地基土体中埋设孔隙水压力传感器；S5裁剪医用纱布作为模型土工布，拉伸模型土工布并在模型土工布上粘贴应变片；S6使用油性笔在模型箱外侧描绘出围堰填料和模型土工布的断面模型，根据断面模型分层铺设围堰填料和模型土工布；S7离心机模型箱按照预定的加载方式逐级提高加速度，运行至模型土工布被拉断或地基土体出现大变形；试验时采集模型土工布上应变片和地基土体中孔隙水压力传感器的监测数据。本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明一种土工加筋围堰物理模型的试验系统，能够真实模拟土工加筋围堰的原型，可作为全面评价土工加筋围堰和地基稳定性的有效工具，并能及时指导围堰施工工序和适当地补充治理措施，实现围堰的安全施工。附图说明图1是本发明一种土工加筋围堰物理模型的试验系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本发明的实施例作进一步详细的描述。如图1所示，一种土工加筋围堰物理模型的试验系统，包括模型箱1，所述模型箱1内下部铺设地基土体2，地基土体2中等间隔插入吸水细毛线3，地基土体2中埋设孔隙水压力传感器4，地基土体2表面分层铺设围堰填料5和模型土工布6，模型土工布6上间隔设置应变片7。地基土体2和围堰填料5作为土体模型单元，地基土体2和围堰填料5均按原型材料的密实度进行配置。地基土体2采用砂性土材料，以相对密度进行控制。围堰填料5采用粘性土材料，以最大干密度进行控制。模型土工布6采用强度相似准则对原型模型土工布进行模拟，拉伸模型土工布6且使模型土工布6与原型土工布的拉伸模量误差值在10％以内。模型土工布6采用医用纱布。吸水细毛线3作为塑料排水板模型单元。吸水细毛线3可采用羊毛线或含天然纤维的毛线。吸水细毛线3的平面布置形状与现场塑料排水板的平面形状一致，吸水细毛线3一端插入地基土体2中，另一端露出于空气中。本发明的土工加筋围堰物理模型的试验系统，与原型的拉伸模量误差值在10％以内。一种土工加筋围堰物理模型的试验方法，包括如下步骤：S1将拌和好的砂性土作为地基土体在离心机模型箱中静置1天，待气泡基本消散后，再利用大型固结仪对模型箱内的土体进行室外静荷载排水固结；S2地基土体完成第一次固结后，转动离心机模型箱进行二次固结，模拟现场的正常固结时间，使地基土体达到原型的应力状态和密实度；S3将吸水细毛线等间距插入至地基土体中，间距按原型相似比缩减，吸水细毛线的平面布置形状与现场塑料排水板的平面形状一致；S4在地基土体中埋设孔隙水压力传感器；S5裁剪医用纱布作为模型土工布，拉伸模型土工布并在模型土工布上粘贴应变片；S6使用油性笔在模型箱外侧描绘出围堰填料和模型土工布的断面模型，根据断面模型分层铺设围堰填料和模型土工布；S7离心机模型箱按照预定的加载方式逐级提高加速度，运行至模型土工布被拉断或地基土体出现大变形；试验时采集模型土工布上应变片和地基土体中孔隙水压力传感器的监测数据。以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

权利要求：1.一种土工加筋围堰物理模型的试验系统，包括模型箱，其特征在于：所述模型箱内下部铺设地基土体，地基土体中等间隔插入吸水细毛线，地基土体中埋设孔隙水压力传感器，地基土体表面分层铺设围堰填料和模型土工布，模型土工布上间隔设置应变片。2.根据权利要求1所述的一种土工加筋围堰物理模型的试验系统，其特征在于：地基土体和围堰填料均按原型材料的密实度进行配置，地基土体采用砂性土材料，围堰填料采用粘性土材料。3.根据权利要求1所述的一种土工加筋围堰物理模型的试验系统，其特征在于：模型土工布采用医用纱布。4.根据权利要求1所述的一种土工加筋围堰物理模型的试验系统，其特征在于：吸水细毛线的平面布置形状与现场塑料排水板的平面形状一致。5.一种土工加筋围堰物理模型的试验方法，其特征在于包括如下步骤：S1将拌和好的砂性土作为地基土体在离心机模型箱中静置1天，待气泡基本消散后，再利用大型固结仪对模型箱内的土体进行室外静荷载排水固结；S2地基土体完成第一次固结后，转动离心机模型箱进行二次固结，模拟现场的正常固结时间，使地基土体达到原型的应力状态和密实度；S3将吸水细毛线等间距插入至地基土体中，间距按原型相似比缩减，吸水细毛线的平面布置形状与现场塑料排水板的平面形状一致；S4在地基土体中埋设孔隙水压力传感器；S5裁剪医用纱布作为模型土工布，拉伸模型土工布并在模型土工布上粘贴应变片；S6使用油性笔在模型箱外侧描绘出围堰填料和模型土工布的断面模型，根据断面模型分层铺设围堰填料和模型土工布；S7离心机模型箱按照预定的加载方式逐级提高加速度，运行至模型土工布被拉断或地基土体出现大变形；试验时采集模型土工布上应变片和地基土体中孔隙水压力传感器的监测数据。

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