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1、(10)申请公布号 CN 103344481 A (43)申请公布日 2013.10.09 CN 103344481 A *CN103344481A* (21)申请号 201310252559.9 (22)申请日 2013.06.24 G01N 3/00(2006.01) (71)申请人 重庆交通大学 地址 400074 重庆市南岸区学府大道 66 号 (72)发明人 王俊杰 刘明维 卢孝志 梁越 赵迪 邱珍锋 (74)专利代理机构 重庆大学专利中心 50201 代理人 王翔 (54) 发明名称 墙 - 土相互作用力测试方法及测试系统 (57) 摘要 本发明的目的是提供墙 - 土相互作用力测试。
2、 方法及测试系统。采用本发明所公开系统进行测 试， 能够在一次制样后， 可以分别测得静止土压 力、 主动土压力和被动土压力。进一步， 在测试 墙 - 土相互作用力前， 可以使土样先经受地下水 浸泡、 地下水渗流、 干湿循环作用、 降雨作用、 表面 堆载作用或其它作用， 真实地模拟挡土墙的实际 状况。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图7页 (10)申请公布号 CN 103344481 A CN 103344481 A *CN103344481A* 1/2 页 2 。
3、1. 一种墙 - 土相互作用力测试方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 1） 制备长方体土样， 所述长方体土样的长、 高、 宽分别为 L、 H、 W， 所述长方体土样中， 面 积为 LH 的两个侧面分别为前侧面和后侧面， 面积为 HW 的两个侧面分别为左端面和右 端面 ； 2） 所述长方体土样的左端面与左墙板接触， 所述左墙板一侧与水平加载装置的伸缩 杆连接、 另一侧与所述左端面接触 ； 所述长方体土样的右端面与右墙板接触， 所述右墙板一 侧与水平加载装置的伸缩杆连接、 另一侧与所述右端面接触 ； 3） 同时或不分先后进行 a） 和 b） 操作 ： a） 测试主动土压力 ： 使所述左墙板或右。
4、墙板发生远离土样方向的位移， 监测墙板的位 移量， 同时监测墙-土相互作用力， 确定墙后土体出现整体破坏前的墙-土相互作用力最小 值， 即为主动土压力 ； b） 测试被动土压力 ： 使 a） 中未发生位移的左墙板或右墙板发生靠近土样方向的位移， 监测墙板的位移量、 同时监测墙-土相互作用力， 确定墙后土体出现整体破坏前的墙-土相 互作用力最大值， 即为被动土压力。 2. 根据权利要求 1 所述的墙 - 土相互作用力测试方法， 其特征在于 ： 步骤 1） 中， 所述 L5H。 3. 根据权利要求 1 所述的墙 - 土相互作用力测试方法， 其特征在于 ： 步骤 2） 中， 模拟 所述长方体土样经受。
5、地下水浸泡、 地下水渗流、 干湿循环作用、 降雨作用或表面堆载作用。 4. 根据权利要求 1 所述的墙 - 土相互作用力测试方法， 其特征在于 ： 步骤 2） 结束后， 在步骤 3） 开始前， 测试静止土压力， 即在所述左墙板和右墙板不发生相对于所述长方体土 样的位移时， 测试墙 - 土相互作用力， 即为静止土压力。 5. 一种墙 - 土相互作用力测试系统， 其特征在于 ： 包括具有水平上表面的底板 （1） ， 实 验时， 所述底板 （1） 的上表面承载被测土样 （2） ； 所述被测土样 （2） 为长、 高、 宽分别为 L、 H、 W 的长方体土样， 所述长方体土样中， 面积为 LH 的两个侧。
6、面分别为前侧面和后侧面， 面积为 HW 的两个侧面分别为左端面和右端面 ； 所述底板 （1） 的上表面安装前侧板 （3） 、 后侧板 （4） 、 左侧板 （7） 和右侧板 （8），所述前侧 板 （3） 的一侧与被测土样 （2） 的前侧面接触， 所述后侧板 （4） 的一侧与被测土样 （2） 的后侧 面接触， 所述左侧板 （7） 的一侧与被测土样 （2） 的左端面接触， 所述右侧板 （8） 的一侧与被 测土样 （2） 的右端面接触 ； 所述前侧板 （3） 和后侧板 （4） 的高度大于或等于 H， 所述左侧板 （7） 和右侧板 （8） 的高 度小于 H ； 所述左侧板 （7） 的上端放置左墙板 （9。
7、） ， 所述左墙板 （9） 的一侧与被测土样 （2） 的 左端面接触、 另一侧面向固定在底板 （1） 上表面的左侧反力架 （11） ， 所述左侧反力架 （11） 与左墙板 （9） 之间安装水平加载装置 （13） ； 所述右侧板 （8） 的上端放置右墙板 （10） ， 所述右墙板 （10） 的一侧与被测土样 （2） 的右 端面接触、 另一侧面向固定在底板 （1） 上表面的右侧反力架 （12） ， 所述右侧反力架 （12） 与 右墙板 （10） 之间安装水平加载装置 （14） ； 所述前侧板 （3） 和 / 或后侧板 （4） 与被测土样 （2） 接触的侧面安装有土压力传感器和 孔隙水压力传感器 ；。
8、 所述左墙板 （9） 和右墙板 （10） 与被测土样 （2） 接触的侧面安装有土压 力传感器和孔隙水压力传感器。 权 利 要 求 书 CN 103344481 A 2 2/2 页 3 6.根据权利要求5所述的一种墙-土相互作用力测试系统， 其特征在于 ： 所述底板 （1） 的上表面铺设渗透管路 （20） ， 所述渗透管路 （20） 为 S 型的透水花管。 7.根据权利要求5所述的一种墙-土相互作用力测试系统， 其特征在于 ： 所述底板 （1） 具有若干排水孔， 所述排水孔连接带有阀门的排水管。 8.根据权利要求5所述的一种墙-土相互作用力测试系统， 其特征在于 ： 所述底板 （1） 的上方具有。
9、横梁 （17） ， 所述横梁 （17） 下端连接竖向加载装置 （18） ， 所述竖向加载装置 （18） 的伸缩杆连接加载板 （15） 的上表面， 实验时， 所述加载板 （15） 的下表面与被测土样 （2） 的 上表面接触。 权 利 要 求 书 CN 103344481 A 3 1/7 页 4 墙 - 土相互作用力测试方法及测试系统 技术领域 0001 本发明涉及墙-土相互作用力测试， 具体为一种测定墙-土相互作用力 （包括静止 土压力、 主动土压力及被动土压力） 的测试方法， 以及一种实现该测试方法的测试系统。 背景技术 0002 墙 - 土相互作用问题是关系到滑坡、 边坡、 基坑等工程的安全。
10、与稳定的重要课题， 研究墙 - 土相互作用力 （即土压力） 是研究土与结构相互作用问题的主要途径。按照墙后土 体所处的应力平衡状态， 作用于墙背的土压力可分为静止土压力、 主动土压力及被动土压 力三种。 0003 静止土压力 （earth pressure at res） 是指当挡土墙在墙后填土的推力作用下， 不产生任何移动或转动时， 墙后土体没有破坏， 而是处于弹性平衡应力状态， 此时作用在墙 背上的土压力称为静止土压力。 0004 主动土压力 （active earth pressure） 是指挡土墙在土压力作用下背离填土方向 移动或转动时， 墙后土体由于侧面所受限制的放松而有下滑趋势， 。
11、为阻止其下滑， 土体内潜 在的滑动面上的剪应力将逐渐增加， 从而使作用在墙背上的土压力逐渐减小， 当墙的移动 或转动达到一定数值时， 滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度， 墙后土体达到主动极限平 衡状态， 此时作用在墙背上的土压力达到最小值， 称为主动土压力。 0005 被动土压力 （passive earth pressure） 是指挡土墙在外力的作用下， 向着填土的 方向移动或转动时， 墙后土体由于受到挤压， 有上滑的趋势， 为阻止其上滑， 土体内滑动面 上的剪应力反向增加， 使得作用在墙背上的土压力逐渐增加， 当墙的移动量足够大时， 滑动 面上的剪应力又等于抗剪强度， 墙后土体达到被动极限。
12、平衡状态， 这时作用在墙背上的土 压力达到最大值， 称为被动土压力。 0006 实际工程中， 由于墙后土体的应力状态往往不是弹性平衡应力状态、 主动极限平 衡应力状态或被动极限平衡应力状态， 作用于墙背的土压力也因此往往不等于静止土压 力、 主动土压力或被动土压力。 当能够确定挡土墙相对于墙后土体的位移方向时， 土压力所 处的大小范围是可以确定的。当墙向土体方向位移时， 作用于墙背的土压力大小介于静止 土压力和被动土压力之间 ； 当墙远离土体方向位移时， 作用于墙背的土压力大小介于主动 土压力和静止土压力之间。 可见， 静止土压力、 主动土压力和被动土压力是土压力大小的三 个特征值， 正确确定。
13、它们的大小和分布对研究墙 - 土相互作用问题至关重要。 0007 土压力的室内测试方法一直被人们所关注。 静止土压力的室内测试方法主要分为 压缩仪法与三轴仪法， 即通过室内试验测定土体的静止侧压力系数， 进而用于计算静止土 压力 ； 主动土压力和被动土压力的室内测试方法主要是三轴试验法， 即通过三轴试验确定 土体处于主动极限平衡应力状态或被动极限平衡应力状态时的破裂面， 进而确定主动土压 力系数或被动土压力系数， 用于计算主动土压力或被动土压力。室内测试方法所依据的理 论严密且测试精度高， 但由于试样尺寸很小， 仅能满足细粒土的土压力测试。 0008 为了克服土压力室内试验测试方法的不足， 人。
14、们提出了土压力的模拟试验测试方 说 明 书 CN 103344481 A 4 2/7 页 5 法。现有的模拟方法可以分别模拟土体的主动土压力和被动土压力， 能够实现对大比例堆 载的土介质的模拟。 从公开技术可知， 在试验坑填筑土体后， 可以测试被动土压力或主动土 压力， 而不能一次性完成测试被动土压力和主动土压力的测试。若需要测得被动土压力和 主动土压力， 则需要在测得一种土压力后， 先挖去试验坑内土体， 然后再重新填筑土体测得 另一土压力。众所周知， 两次填筑的土体在其均匀性、 密实度、 含水率等方面很难保证完全 一致， 其力学特性指标也不可能完全相同， 这对比较分析被动土压力和主动土压力试。
15、验结 果是不利的。再者， 该方法尚不能测试静止土压力。可见， 目前有关土压力的模拟试验测试 方法也存在不足之处。 0009 另外， 墙 - 土相互作用力受很多因素的影响， 前人已经关注的主要因素包括土体 的物理力学特性、 墙背的光滑程度、 墙的位移方式及大小、 墙后土体表面荷载的分布及大小 等。除了这些影响因素外， 尚有地下水的渗流状态、 墙 - 土系统的排水方式、 大气降雨、 土体 经受的干湿循环作用等也影响墙 - 土相互作用力的大小和分布， 有时这些因素可能非常重 要。 比如， 大型水库蓄水运行后， 库水位及地下水位随水库调度呈周期性的上升、 下降变化， 使得其变化范围内的沿岸土体经受周期。
16、性的干湿循环作用及地下水渗透作用， 此时， 干湿 循环作用及地下水渗透作用就可能成为影响墙 - 土相互作用力的重要因素。现有的墙 - 土 相互作用力测试方法及测试装置尚不能用于研究干湿循环作用、 地下水渗透作用等复杂条 件下的墙 - 土相互作用力问题。 发明内容 0010 本发明的目的是提供一种测定挡土墙与土体作用力的方法。 0011 为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的， 一种墙 - 土相互作用力测试方 法， 包括以下步骤 ： 1） 制备长方体土样， 所述长方体土样的长、 高、 宽分别为 L、 H、 W， 所述长方体土样中， 面 积为 LH 的两个侧面分别为前侧面和后侧面， 面积为 HW。
17、 的两个侧面分别为左端面和右 端面 ； 另外， 表面积为 LW 的两个面分别为长方体土样的上表面和下表面。 0012 2） 所述长方体土样的左端面与左墙板接触， 所述左墙板一侧与水平加载装置的 伸缩杆连接、 另一侧与所述左端面接触 ； 所述长方体土样的右端面与右墙板接触， 所述右墙 板一侧与水平加载装置的伸缩杆连接、 另一侧与所述右端面接触 ； 3） 同时或不分先后进行 a） 和 b） 操作 ： a） 测试主动土压力 ： 使所述左墙板或右墙板发生远离土样方向的位移， 监测墙板的位 移量， 同时监测墙-土相互作用力， 确定墙后土体出现整体破坏前的墙-土相互作用力最小 值， 即为主动土压力 ； b。
18、） 测试被动土压力 ： 使 a） 中未发生位移的左墙板或右墙板发生靠近土样方向的位移， 监测墙板的位移量、 同时监测墙-土相互作用力， 确定墙后土体出现整体破坏前的墙-土相 互作用力最大值， 即为被动土压力。 0013 作为优选， 所述 L5H。 0014 根据实际需要步骤 2） 中， 模拟所述长方体土样经受地下水浸泡、 地下水渗流、 干湿 循环作用、 降雨作用或表面堆载作用。 0015 根据实际需要， 在步骤 3） 开始前， 测试静止土压力， 即在所述左墙板和右墙板不发 说 明 书 CN 103344481 A 5 3/7 页 6 生相对于所述长方体土样的位移时， 测试墙 - 土相互作用力，。
19、 即为静止土压力。 0016 本发明的另一个目的是公开一种墙 - 土相互作用力测试系统， 该系统能够实现上 述方法。 0017 即一种墙 - 土相互作用力测试系统， 包括具有水平上表面的底板， 实验时， 所述 底板的上表面承载被测土样。 0018 所述被测土样为长、 高、 宽分别为 L、 H、 W 的长方体土样， 所述长方体土样中， 面积 为 LH 的两个侧面分别为前侧面和后侧面， 面积为 HW 的两个侧面分别为左端面和右端 面。 0019 所述底板的上表面安装前侧板、 后侧板、 左侧板和右侧板，所述前侧板的一侧与被 测土样的前侧面接触， 所述后侧板的一侧与被测土样的后侧面接触， 所述左侧板的。
20、一侧与 被测土样的左端面接触， 所述右侧板的一侧与被测土样的右端面接触。 0020 所述前侧板和后侧板的高度大于或等于 H， 所述左侧板和右侧板的高度小于 H。所 述左侧板的上端放置左墙板， 所述左墙板的一侧与被测土样的左端面接触、 另一侧面向固 定在底板上表面的左侧反力架， 所述左侧反力架与左墙板之间安装水平加载装置。 0021 所述右侧板的上端放置右墙板， 所述右墙板的一侧与被测土样的右端面接触、 另 一侧面向固定在底板上表面的右侧反力架， 所述右侧反力架与右墙板之间安装水平加载装 置。 0022 所述前侧板和 / 或后侧板与被测土样接触的侧面安装有土压力传感器和孔隙水 压力传感器。 所述。
21、左墙板和右墙板与被测土样接触的侧面安装有土压力传感器和孔隙水压 力传感器。 0023 进一步地， 所述底板的上表面铺设渗透管路， 所述渗透管路为 S 型的透水花管。 0024 进一步， 所述底板具有若干排水孔， 所述排水孔连接带有阀门的排水管。 0025 进一步， 所述底板的上方具有横梁， 所述横梁下端连接竖向加载装置， 所述竖向加 载装置的伸缩杆连接加载板的上表面， 实验时， 所述加载板的下表面与被测土样的上表面 接触。 0026 本发明的优点是 ： 1） 在一次制样后， 可以分别测得静止土压力、 主动土压力和被动土压力。 0027 2） 在测试墙 - 土相互作用力前， 可以使土样先经受地下。
22、水浸泡、 地下水渗流、 干湿 循环作用、 降雨作用、 表面堆载作用或其它作用， 真实地模拟挡土墙的实际状况。 附图说明 0028 本发明的装置可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。 0029 图 1 为本发明试验方法示意图 ； 图 2 为本发明系统的立体图 ； 图 3 为本发明系统的主视图 ； 图 4 为本发明系统的侧视图 ； 图 5 为本发明系统的俯视图 ； 图 6 为本发明系统左、 右墙板内侧主视图 ； 图 7 为本发明系统左、 右墙板外侧主视图 ； 说 明 书 CN 103344481 A 6 4/7 页 7 图 8 为本发明系统前、 后侧板内侧主视图 ； 图 9 为本发明一个实施。
23、例实验结果坐标分析图。 0030 图中 ： 1- 底板， 2- 被测土样， 3- 前侧板， 4- 后侧板， 7- 左侧板， 8- 右侧板， 9- 左墙 板， 10- 右墙板， 11- 左侧反力架， 12- 右侧反力架， 13- 水平加载装置， 14- 水平加载装置 ， 15-加载板， 17-横梁， 18-竖向加载装置， 19-支架， 20-渗透管路， 21-出水管， 22-水箱。 具体实施方式 0031 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明， 但不应该理解为本发明上述主题 范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下， 根据本领域普通技术知 识和惯用手段， 做出各种替换和变更，。
24、 均应包括在本发明范围内。 0032 实施例 1 ： 本实施例公开一种墙 - 土相互作用力测试方法， 包括以下步骤 ： 1） 制备长方体土样， 即被测土样， 所述长方体土样的长、 高、 宽分别为 L、 H、 W， 所述长 方体土样中。为了定义被测土样的各个面， 本实施例中， 被测土样的表面积为 LH 的两个 侧面分别为前侧面和后侧面、 表面积为 HW 的两个侧面分别为左端面和右端面、 表面积为 LW 的两个面分别为长方体土样的上表面和下表面。 0033 2） 所述长方体土样的左端面与左墙板接触， 所述左墙板一侧与水平加载装置的 伸缩杆连接、 另一侧与所述左端面接触 ； 所述长方体土样的右端面与。
25、右墙板接触， 所述右墙 板一侧与水平加载装置的伸缩杆连接、 另一侧与所述右端面接触 ； 本实施例中， 左墙板和 右墙板能够无摩擦滑动。所述左墙板一侧与水平加载装置的伸缩杆连接、 另一侧与所述 左端面接触， 所述右墙板一侧与水平加载装置的伸缩杆连接、 另一侧与所述右端面接触。 本实施例的水平加载装置包括通过液压装置控制伸缩的伸缩杆， 所述伸缩杆的伸缩端与 左墙板连接、 能够对左墙板施加拉力或推力。所述水平加载装置的结构与水平加载装置 的结构相同， 只不过水平加载装置的伸缩杆的伸缩端与右墙板连接、 能够对右墙板施 加拉力或推力。 0034 3） 本实施例包括下述 a） 和 b） ， a） 和 b）。
26、 可以同时或不分先后进行。 0035 本实施例中， 先进行 a） ， 再进行 b） 即 ： a） 测试主动土压力 ： 使所述左墙板或右墙板发生远离土样方向的位移， 监测墙板的位 移量， 同时监测墙-土相互作用力， 确定墙后土体出现整体破坏前的墙-土相互作用力最小 值， 即为主动土压力 ； b） 测试被动土压力 ： 使 a） 中未发生位移的左墙板或右墙板发生靠近土样方向的位移， 监测墙板的位移量、 同时监测墙-土相互作用力， 确定墙后土体出现整体破坏前的墙-土相 互作用力最大值， 即为被动土压力。 0036 进一步地， 本实施例中， 所述 L5H， 且 H=W， 即所述左端面和右端面为正方形。 。
27、0037 本实施例中， 在步骤 2） 中， 即长方体土样在制备后， 模拟所述长方体土样经受地下 水浸泡、 地下水渗流、 干湿循环作用、 降雨作用或表面堆载作用。 0038 进一步， 步骤 2） 结束后， 在步骤 3） 开始前， 测试静止土压力， 即在所述左墙板和右 墙板不发生相对于所述长方体土样的位移时， 测试墙 - 土相互作用力， 即为静止土压力。 0039 实施例 2 ： 说 明 书 CN 103344481 A 7 5/7 页 8 本实施例提供一种墙-土相互作用力测试系统， 该系统能够实现实施例1所述方法。 具 体地， 该系统包括具有水平上表面的底板 1， 实验时， 所述底板 1 的上表。
28、面承载被测土样 2。 0040 本实施例中， 所述被测土样2可以为实施例1所述长方体土样， 即为长、 高、 宽分别 为 L、 H、 W 的长方体土样。所述长方体土样中， 面积为 LH 的两个侧面分别为前侧面和后侧 面， 面积为 HW 的两个侧面分别为左端面和右端面。 0041 所述底板 1 的上表面安装前侧板 3、 后侧板 4、 左侧板 7 和右侧板 8， 所述左侧板 7 的上端安装左墙板 9， 所述右侧板 8 的上端安装右墙板 10， 所述前侧板 3、 后侧板 4、 左侧板 7 和右侧板 8 的下端均固定连接在底板 1 的上表面， 即前侧板 3、 后侧板 4、 左侧板 7、 右侧板 8、 左。
29、墙板 9 和右墙板 10 拼接成一个矩形框体， 所述矩形框体的底部与底板 1 结合在一起后 构成一个容纳被测土样 2（长方体土样） 的、 上端敞口的槽体 （试验槽） ， 所述前侧板 3、 后侧 板 4、 左侧板 7、 右侧板 8 和底板 1 结合处均固定连接。所述前侧板 3、 后侧板 4、 左侧板 7、 右 侧板 8、 左墙板 9 和右墙板 10 面向槽体中心的一侧为内侧。本实施例中， 可以将被测土样 2 制好后放入试验槽中， 也可以直接在试验槽中制备被测土样 2， 不管以何种放置， 在测得主 动土压力、 被动土压力和静止土压力， 以及在模拟土样饱水疏干、 渗水等过程中， 不再移 出或更换土样。
30、， 避免对土体搅动。 0042 实施例中， 将在试验槽中制备被测土样 2 后， 所述前侧板 3 的一侧 （内侧） 与被测土 样 2 的前侧面接触， 所述后侧板 4 的一侧 （内侧） 与被测土样 2 的后侧面接触， 所述左侧板 7 的一侧 （内侧） 与被测土样 2 的左端面接触， 所述右侧板 8 的一侧 （内侧） 与被测土样 2 的 右端面接触， 所述左墙板 9 的一侧 （内侧） 与被测土样 2 的左端面接触， 所述右墙板 10 的一 侧 （内侧） 与被测土样 2 的右端面接触。所述前侧板 3 和后侧板 4 的高度大于或等于 H， 所 述左侧板 7 和右侧板 8 的高度小于 H， 所述左墙板 9。
31、 和右墙板 10 的高度小于 H。作为优选， 本实施例的前侧板 3 和后侧板 4 的高度等于 H， 左侧板 7 和右侧板 8 的高度为 H1/10 H2/5， 左墙板 9 和右墙板 10 的高度为小于 H3/5 H9/10。 0043 所述左侧板7的上端放置左墙板9， 所述左墙板9的一侧与被测土样2的左端面接 触、 另一侧面向固定在底板 1 的上表面的左侧反力架 11， 所述左侧反力架 11 与左墙板 9 之 间安装水平加载装置 13。所述水平加载装置 13 能够对左墙板 9 施加面向被测土样 2 一方的水平推力， 也能够对左墙板9施加背向被测土样2一方的水平拉力， 即能够使得左墙 板 9 发。
32、生与被测土样 2 的相向或相反运动。 0044 本实施例中， 水平加载装置 13 可以采用液压加载装置， 即包括一个液压缸和 伸缩杆， 所述液压缸固定在左侧反力架 11 上， 所述伸缩杆一端在液压缸内， 另一端 连接在左墙板 9 的一个端面。进一步地， 还具有测量水平加载装置 13 对左墙板施加的拉 力或推力大小的装置， 该装置可以是安装在所述伸缩杆与左墙板 9 之间的力学传感器。 更进一步， 参见图 7， 为了保持加载过程中墙板平稳移动， 所述左侧反力架 11 与左墙板 9 之 间至少安装三个水平加载装置 13， 即具有少三个加载点。 0045 所述右侧板8的上端放置右墙板10， 所述右墙板。
33、10的一侧与被测土样2的右端面 接触、 另一侧面向右侧反力架12， 所述右侧反力架12的下端与底板1的上表面固定连接， 所 述右侧反力架 12 与右墙板 10 之间安装水平加载装置 14。 ， 所述水平加载装置 14 能够 对右墙板 10 施加面向被测土样 2 一方的水平推力， 也能够对右墙板 10 施加背向被测土样 2 一方的水平拉力， 即能够使得右墙板 10 发生与被测土样 2 的相反或相向运动。本实施例 说 明 书 CN 103344481 A 8 6/7 页 9 中， 水平加载装置 14 可以采用液压加载装置， 即包括一个液压缸和伸缩杆， 所述液 压缸固定在右侧反力架 12 上， 所述。
34、伸缩杆一端在液压缸内， 另一端连接在右墙板 10 的一个端面。进一步地， 还具有测量水平加载装置 14 对右墙板 10 施加的拉力或推力大 小的装置， 该装置可以是安装在所述伸缩杆与右墙板 10 之间的力学传感器。更进一步， 参见图 7， 为了保持加载过程中墙板平稳移动， 所述右侧反力架 12 与右墙板 10 之间至少安 装三个水平加载装置 14， 即具有少三个加载点。 0046 进一步， 为减小左侧板 7 的上端与左墙板 9 的下端之间的摩擦， 在左墙板 9 与左侧 板 7 接触面嵌入若干滚珠。同理在右墙板 10 与右侧板 8 接触面也嵌入若干滚珠。 0047 值得说明的是， 右墙板 10 。
35、和左墙板 9 的下端均不与底板 1 接触。当右墙板 10 和 左墙板 9 发生相对于被测土样 2 的移动时， 被测土样 2 会发生破坏。由于左侧板 7 和右侧 板 8 与底板 1 固定连接且具有一定高度， 这样就保证了被测土样 2 的破坏面处于土体内部， 而不在被测土样 2 与底板 1 的接触面， 避免了被测土样 2 与底板之间的摩擦对实验结果的 干扰。 0048 所述前侧板 3 和 / 或后侧板 4 与被测土样 2 接触的侧面安装有土压力传感器和孔 隙水压力传感器。所述左墙板 9 和右墙板 10 与被测土样 2 接触的侧面安装有土压力传感 器和孔隙水压力传感器。 0049 本实施例中， 所述。
36、土压力传感器测量墙土之间的作用力大小。 进一步地， 所述土压 力传感器嵌入墙板和侧板中， 避免传感器本体与被测土样 2 之间的摩擦。参见图 6 或图 8， 墙板和侧板的一侧具有若干土压力传感器， 实验过程中， 每一个土压力传感器能够测量该 点墙土之间的作用力， 而通过记录多个土压力传感器的测量结果能获得较为准确的墙土之 间的作用力。 0050 同理所述孔隙水压力传感器测量墙土接触面的水压力大小。进一步地， 所述孔隙 水压力传感器嵌入墙板和侧板中， 避免传感器本体与被测土样 2 之间的摩擦。参见图 6 或 图 8， 墙板和侧板的一侧具有若干孔隙水压力传感器， 实验过程中， 每一个孔隙水压力传感 。
37、器能够测量该点的水压力， 而通过记录多个孔隙水压力传感器的测量结果能获得较为准确 的墙土接触面的水压力。 0051 本实施例中， 为了模拟被测土样 2 经受地下水浸泡、 地下水渗流、 干湿循环作用或 降雨等作用， 在所述底板 1 的上表面铺设渗透管路 20， 使得被测土样 2 安放在底板 1 上后， 底板 1 的上表面与被测土样 2 的下表面之间具有渗透管路 20。本实施例中， 所述渗透管路 20为S型的透水花管， 即渗透管路20的管壁上具有若干出水孔。 进一步地， 还包括水箱22， 所述水箱 22 内的水平面高度可控， 所述水箱 22 底部的出水管 21 与所述渗透管路 20 的进 水口连通。
38、。 0052 进一步地， 所述底板 1 具有若干排水孔， 所述排水孔连接带有阀门的排水管。即使 得被测土样 2 安放在底板 1 上后， 被测土样 2 内的积水可以底板 1 排出。 0053 本实施例中， 为了模拟被测土样 2 经受堆载的作用， 所述底板 1 的上方具有横梁 17。本实施例中， 所述横梁 17 可以通过下端固定在底部 1 的上表面的支架 19 来支撑， 使得 横梁 17 悬空架设在被测土样 2 的上方。所述横梁 17 下端连接竖向加载装置 18， 所述竖向 加载装置 18 的伸缩杆连接加载板 15 的上表面， 实验时， 所述加载板 15 的下表面与被测土 样 2 的上表面接触。通。
39、过竖向加载装置 18 内的动力装置对伸缩杆施加竖直向下的压力， 使 说 明 书 CN 103344481 A 9 7/7 页 10 得加载板 15 对被测土样 2 的上表面施加压力。 0054 实施例 3 ： 本实施例采用实施例 2 所述系统进行墙土相互作用力测试实验。 0055 1） 在底板 1、 前侧板 3、 后侧板 4、 左侧板 7 和右侧板 8， 以及左墙板 9 和右墙板 10 共同围成的长方体实验槽中按实验要求配制长方体被测土样2。 所述底板1、 前侧板3、 后侧 板 4、 左侧板 7 和右侧板 8 相互接触面紧密连接， 不透水。所述左墙板 9 和右墙板 10 与被测 土样 2 两端。
40、接触。在被测土样 2 的上表面安放加载板 15。所述加载板 15 的上端与竖向加 载装置 18 的伸缩杆接触、 下端与被测土样 2 的上表面接触。 0056 2） 进行 a） e） 其中一项或多项操作后跳转步骤 3） ： a） 模拟所述长方体土样经受地下水浸泡作用 ： 通过被测土样 2 底部的渗透管路 20 向 被测土样 2 底部注入具有一定压力的水， 同时关闭排水管的阀门。渗透管路 20 的水压可以 通过调节水箱 22 的水平面高度控制。通过墙板或侧板上的孔隙水压力传感器测得孔压， 记 录被测土样 2 的水位和浸水时间。 0057 b） 模拟所述长方体土样经受地下水渗流作用 ： 通过被测土样。
41、 2 底部的渗透管路 20 向被测土样 2 底部注入具有一定压力的水或打开排水管的阀门排出被测土样 2 内的水。渗 透管路 20 的水压可以通过调节水箱 22 的水平面高度控制。通过墙板或侧板上的孔隙水压 力传感器测得孔压， 记录被测土样 2 的水位和渗流时间。 0058 c） 模拟所述长方体土样经受干湿循环作用 ： 通过被测土样2底部的渗透管路20向 被测土样2底部注入具有一定压力的水， 之后打开排水管的阀门排出被测土样2内的水， 如 此循环若干次。渗透管路 20 的水压可以通过调节水箱 22 的水平面高度控制。通过墙板或 侧板上的孔隙水压力传感器测得孔压， 记录被测土样 2 的水位和干湿循。
42、环时间、 次数。 0059 d） 模拟所述长方体土样经受降雨作用 ： 向被测土样 2 的上表面淋水， 打开或不打 开排水管的阀门。通过墙板或侧板上的孔隙水压力传感器测得孔压， 记录被测土样 2 的水 位。 0060 e） 模拟所述长方体土样经受表面堆载作用 ： 通过加载装置 18 的伸缩杆向加载板 15 施加竖直向下的作用力， 所述加载板 15 向被测试样 2 的上端施加堆载作用。 0061 3） 测试静止土压力 ： 所述左墙板和右墙板不发生相对于所述长方体土样的位移 时， 测试墙 - 土相互作用力， 即为静止土压力。 0062 4） 测试主动土压力 ： 使所述左墙板发生远离土样方向的位移， 。
43、监测墙板的位移量， 同时监测墙-土相互作用力， 确定墙后土体出现整体破坏前的墙-土相互作用力最小值， 即 为主动土压力 ； 5） 测试被动土压力 ： 右墙板发生靠近土样方向的位移， 监测右墙板的位移量、 同时监测 墙-土相互作用力， 确定墙后土体出现整体破坏前的墙-土相互作用力最大值， 即为被动土 压力。 0063 上述步骤 4） 和 5） 可以同时进行或不分先后进行。 0064 参见图9， 图中， 横坐标表示墙板的位移S， 纵坐标表示墙体与土体之间压力E， (E0， 0) 点的纵坐标 E0即表示上述实验测得的静止土压力， (Ep， Sp) 点的纵坐标 Ep即表示上述实 验测得的被动土压力， 。
44、(Ea， Sa) 点的纵坐标 Ea即表示上述实验测得的主动土压力。 说 明 书 CN 103344481 A 10 1/7 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 103344481 A 11 2/7 页 12 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103344481 A 12 3/7 页 13 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103344481 A 13 4/7 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 103344481 A 14 5/7 页 15 图 7 说 明 书 附 图 CN 103344481 A 15 6/7 页 16 图 8 说 明 书 附 图 CN 103344481 A 16 7/7 页 17 图 9 说 明 书 附 图 CN 103344481 A 17 。