本发明涉及岩土工程设计、测量测试等领域，具体涉及一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机及其试验方法。
背景技术：
cn109085320a公开了一种多功能挡土墙模型试验装置，包括模型箱、挡土墙和加载系统，模型箱为上端开口的长方形箱体结构，挡土墙沿模型箱的宽度方向竖向安装在模型箱内，其两侧和下端均与模型箱的两侧内壁和底壁密封接触，并将模型箱分隔为加载室和装土室，且挡土墙可沿模型箱的长度方向滑动；加载系统安装包括至少两个加载装置，加载装置分别上下间隔的安装在加载室远离挡土墙的一侧内壁上，其加载端朝向挡土墙水平延伸，并可分别水平收缩远离挡土墙，或水平伸长至与挡土墙相抵，并推动挡土墙向装土室远离挡土墙的一端移动。加载装置可分别对挡土墙加载顶力，使挡土墙的加载顶力可在高度上呈阶梯变化，并可模拟挡土墙不同位移模式对土压力的影响的研究。
cn105040754a公开了一种有限土体刚性挡墙土压力模型试验装置。该装置包括模型箱、加载系统、挡土墙和量测系统。模型箱侧面嵌固钢化玻璃，模型箱底板上焊接刚性垫块，加载侧设置反力架，框架上焊接八组卡位钢块；反力架上安装两套可独立工作的加载系统，通过固定铰支座与移动挡墙相连接；固定边界根据填土宽度需要安装到指定卡位钢块上；挡土墙上埋设有微型土压力盒；移动挡墙后方安装有百分表；数码照相机置于模型箱侧面正前方。模拟不同填土宽度、墙土接触面、挡墙位移和变位模式，监测主动或者被动土压力的变化，探求土体位移场和滑裂面。
对于挡土墙而言，刚性挡土墙平移模式的土压力试验装置已经较为成熟。
然而，挡土墙位移模式变形是较为复杂的：
1)绕墙顶转动；
2)绕墙底转动；
3)平移；
3)墙体为柔性墙。
如合肥工业大学卢坤林老师，在其论文“任意位移模式刚性挡土墙土压力研究”，岩土力学，2011；以及专著“位移及拱效应下的土压力计算方法”，提出：rtt、rbt模式下(rtt与rbt仍然是基于刚性挡土墙)的计算理论。
然而，实际挡土墙的位移模式是多种多样的，因此，有必要研发一种能够研究不同位移模式下的挡土结构土压力测试仪器。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机及其试验方法，其能够模拟多种复杂位移模式，特别是柔性位移模式下的挡土墙受力情况。
本申请的方案如下：
一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机，包括：呈长方体的模型箱1、
模型箱1包括：第一侧板1-1、第二侧板1-2、第三侧板1-3、第四侧板1-4、底板1-5；第一侧板1-1与第二侧板1-2平行且相对设置，第三侧板1-3与第四侧板1-4平行相对设置；
在第一侧板1-1与第二侧板1-2之间还设置有挡土结构模拟板2；
所述第一侧板1-1、第二侧板1-2、第三侧板1-3、第四侧板1-4、底板1-5相互连接固定。
进一步，挡土结构模拟板包括：若干个竖向的中部板，中部板的数量大于等于3个；在底板的表面突出有水平板，水平板的前端与底部的中部板的底端通过第一铰接轴铰接连接在一起；
竖向的中部板包括n个中部板，从下往上依次记为：第一～第n中部板；第一中部板的底端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔；水平板的前端也设置有若干耳板，耳板中设置有铰接孔，第一中部板的底端的耳板与水平板前端的耳板相互交叉，第一铰接轴插入到第一中部板的底端的耳板与水平板前端的耳板中；
相对应的，铰接轴的数量为n 1个，从下往上依次记为：第一～第n 1铰接轴；在第n中部板的顶端也设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔，第n 1个铰接轴插入到第n中部板的顶端的耳板的铰接孔中；
两中部板连接的方式为：上中部板的下端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔且耳板的下表面设置为弧形，弧形的圆心为铰接轴的中心；下中部板的上端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔且耳板的上表面设置为圆弧形，弧形的圆心为铰接轴的中心；上中部板的下端的耳板与下中部板的上端的耳板相互交叉，且铰接孔相互对应，在铰接孔中插入铰接轴；上中部板的下表面与下中部板的上端的耳板接触的部位，也设置为圆弧形，其与下中部板的上端的耳板的圆弧形状相同；下中部板的上表面与上中部板的下端的耳板接触的部位，也设置为圆弧形，其与上中部板的下端的耳板的圆弧形状相同；下中部板的上端的耳板与上中部板的下表面的耳板的长度相同，且铰接孔设置在耳板的中部。
进一步，上中部板的下表面与下中部板的上表面之间还设置有伸缩杆的铰接板；
进一步，其铰接板的内侧半径与铰接轴的外径相同，铰接板的外侧半径＝下中部板的上端的耳板长度。
进一步，还包括n个伸缩杆，从下往上依次记为：第一～第n伸缩杆；相对应的，铰接轴的数量为n 1个，从下往上依次记为：第一～第n 1铰接轴；
第1～第n伸缩杆的一端铰接在第一侧板上，其另一端分别与第2～第n 1铰接轴铰接；
初始条件下，中部板保持垂直状态；第一伸缩杆～第n伸缩杆，均保持水平状态。
通过调整第一～第n伸缩杆的长度，进而，调整第一～第n中部板的倾斜角度，从而能够模拟柔性位移模式下的挡土墙形状。
进一步，还包括：控制系统，所述第一～第n伸缩杆均与控制系统连接。
进一步，在挡土结构模拟板的表面上设置有土压力计。
进一步，试验时，在挡土结构模拟板2与第二侧板之间填充土体，第三侧板与第四侧板采用有机玻璃。
一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机的试验方法，试验时，预先设定第一～第t次中的第一～第n中部板的转动角度分别记为：(α1,1、α2,1、…αx,1…αn,1)，(α1,2、α2,2、…αx,2…αn,2)，…(α1,j、α2,j、…αx,j…αn,j)…,(α1,t、α2,t、…αx,t…αn,t)；上述转动角度为中部板的倾斜角度，其以竖向面逆时针转动为正；
其中，αx,j表示第x中部板第j次调整的目标转角；
在调整第一～第t次中的第一～第n中部板的转动角度时，第一伸缩杆～第n伸缩杆匀速变化；
初始条件下，第一伸缩杆～第n伸缩杆均水平设置、且长度均相同，记为l0；
任意第i个铰接轴到第i 1个铰接轴之间的距离记为mi；
第一次调整：在到达(α1,1、α2,1、…αx,1…αn,1)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
第二次调整：在到达(α1,2、α2,2、…αx,2…αn,2)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
……
第j次调整：在到达(α1,j、α2,j、…αx,j…αn,j)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
……
第t次调整：
在到达(α1,t、α2,t、…αx,t…αn,t)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
进一步，每一次调整结束后，记录土压力计的数据。
本发明的优点在于：
第一，通过采用n个中部板铰接在一起的方式，且铰接轴的伸缩可通过伸缩杆来实现控制，进而能实现各个中部板的倾斜角度，进而能够模拟挡土结构在柔性情况下的情形，进而能够测量挡土结构在柔性情形下的土压力分布。
第二，n个伸缩杆的控制是本发明的重点与难点；任意第j次调整：在到达(α1,j、α2,j、…αx,j…αn,j)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是实施例一的挡土墙试验机的三维示意图。
图2是实施例一的挡土墙试验机的立面设计示意图。
图3是实施例一的挡土结构模拟板的渐变式控制方法示意图。
图4是实施例三的上中部板、下中部板、伸缩杆的铰接板的连接设计示意图。
图5是实施例三的上中部板、下中部板的连接设计的正立面示意图(截面图)。
图6是实施例三的上中部板、下中部板的连接设计的侧立面示意图。
图7是图5的a-a截面示意图。
图8是图5的b-b截面示意图。
图9是图5的c-c截面示意图。
具体实施方式
实施例一，一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机，包括：呈长方体的模型箱1、
模型箱1包括：第一侧板1-1、第二侧板1-2、第三侧板1-3、第四侧板1-4、底板1-5；
第一侧板1-1与第二侧板1-2平行且相对设置，第三侧板1-3与第四侧板1-4平行相对设置；
在第一侧板1-1与第二侧板1-2之间还设置有挡土结构模拟板2；
所述第一侧板1-1、第二侧板1-2、第三侧板1-3、第四侧板1-4、底板1-5相互连接固定；
挡土结构模拟板2由下到上依次包括：第一中部板2-1、第二中部板2-2、第三中部板2-3；
在底板1的表面突出有水平板4，水平板4的前端与第一中部板2-1的底端通过第一铰接轴3-1铰接连接在一起；
第一中部板2-1、第二中部板2-2、第三中部板2-3之间，两两相互铰接连接；
第一中部板2-1与第二中部板2-2通过第二铰接轴3-2连接在一起，第二中部板2-2与第三中部板2-3通过第三铰接轴3-3连接在一起；
第一中部板的底端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔；水平板4的前端也设置有若干耳板，耳板中设置有铰接孔，第一中部板的底端的耳板与水平板4前端的耳板相互交叉，第一铰接轴3-1插入到第一中部板的底端的耳板与水平板4前端的耳板中；
第一中部板的底端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔；水平板4的前端也设置有若干耳板，耳板中设置有铰接孔，第一中部板的底端的耳板与水平板4前端的耳板相互交叉，第一铰接轴3-1插入到第一中部板的底端的耳板与水平板4前端的耳板中；
第二中部板的下端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔；第一中部板的上端也设置有若干耳板，耳板中设置有铰接孔，第二中部板的下端的耳板与第一中部板的上端的耳板相互交叉，第二铰接轴3-2插入到第二中部板的下端的耳板与第一中部板的上端的耳板中；
第三中部板的下端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔；第二中部板的上端也设置有若干耳板，耳板中设置有铰接孔，第三中部板的下端的耳板与第二中部板的上端的耳板相互交叉，第三铰接轴3-3插入到第三中部板的下端的耳板与第二中部板的上端的耳板中；
第三中部板的上端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔；在第三中部板的上端的耳板中设置有第四铰接轴3-4；
还包括第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3；
第一伸缩杆5-1的一端铰接在第一侧板1-1上，其另一端铰接与第二铰接轴3-2铰接，；
第二伸缩杆5-2的一端铰接在第一侧板1-1上，其另一端铰接与第三铰接轴3-3铰接；
第三伸缩杆5-3的一端铰接在第一侧板1-1上，其另一端铰接与第四铰接轴3-4铰接；
初始条件下，第一中部板2-1、第二中部板2-2、第三中部板2-3保持垂直状态；第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3保持水平状态。
通过调整第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3的长度，进而，调整第一中部板2-1、第二中部板2-2、第三中部板2-3的倾斜角度，从而能够模拟柔性位移模式下的挡土墙形状。
第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3的长度记为l1、l2、l3(三者的长度为从其各自的两端铰接的位置计算)，在初始条件下，l1＝l2＝l3＝l0(三者的初始条件下的长度相同)；
第一铰接轴3-1与第二铰接轴3-2之间的长度为m1,第二铰接轴3-2与第三铰接轴3-3之间的长度为m2，第三铰接轴3-3与第四铰接轴3-4之间的长度为m3；
第一中部板2-1的转动角度为α1、第二中部板2-2的转动角度为α2、第三中部板2-3的转动角度为α3；
上述，α1、α2、α3均从竖向面逆时针计算(即逆时针为正，顺时针为负)；
实施例一的难点在于，如何控制第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3的伸缩速度；
实施例一的方式为：渐进式控制方式。
第一步，调整第一中部板2-1的转动角度:第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3的长度开启进行调整，三者的伸缩速率相同；
这期间，第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3的长度始终保持相同，第二中部板与第三中部板保持垂直；
第二步，待第一中部板2-1的转动速度调整好后，调整第二中部板2-2的转动角度，第一伸缩杆5-1的长度保持不变；第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3的长度开启进行调整，两者的伸缩速率相同；
这期间，第二伸缩杆5-2与第三伸缩杆5-3的长度始终保持相同，第三中部板保持垂直；
第三步，待第二中部板2-2的转动速度调整好后，调整第三中部板2-3的转动角度，第一伸缩杆5-1的长度保持不变、第二伸缩杆5-2的长度保持不变；第三伸缩杆5-3的长度开启进行调整；直至第三中部板2-3的转动角度调整到位。
上述步骤中l1、l2、l3的关系如下式所示：
首次调整：
第二次调整：
第三次调整：
当α1取正值、α2取正值、α3取正值，实际上模拟的是绕墙底转动模式下的主动土压力发展。
当α1取负值、α2取负值、α3取负值，实际上模拟的是绕墙底转动模式下的被动土压力发展。
当α1取正值、α2取0、α3取0，挡土墙接近于平移模式下的主动土压力。
当α1取负值、α2取0、α3取0，挡土墙接近于平移模式的主动土压力。
当α1取正值、α3取负值，实际上模拟的是柔性条件下的主动土压力。
实施例二，实施例一的渐进式控制方式只能用于模拟极限主动土压力的情形，其无法模拟柔性条件下的非极限主动土压力(即实施一中的方式只适合于从初始状态到其他状态的单次控制，若再进行变化，则无法实现)；
为了研究柔性条件的非极限主动土压力，即预先设定第一中部板、第二中部板、第三中部板的转动角度：(α1,1、α2,1、α3,1)，(α1,2、α2,2、α3,2)，(α1,3、α2,3、α3,3)…(α1,t、α2,t、α3,t),以便研究，柔性条件的主动土压力的发展趋势；
第一次调整：在到达(α1,1、α2,1、α3,1)时，第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3的长度为：
第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3的伸缩速率关系为:
第二次调整：在到达(α1,2、α2,2、α3,2)时(第一中部板继续转动：α1,2-α1,1，第二中部板继续转动α2,2-α2,1，第三中部板继续转动α3,2-α3,1)，第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3的长度为：
第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3在此阶段的伸缩速率关系为:
第t次调整：
在到达(α1,t、α2,t、α3,t)时，第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3的长度为：
第一伸缩杆5-1、第二伸缩杆5-2、第三伸缩杆5-3在此阶段的伸缩速率(三者匀速运动)关系为:
实施例三：实施例一与实施例二的挡土结构模拟板2是由上下三块中部板组成，其也可以采用更多的板体来构成，以更接近于实际挡土结构的变形；
一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机，包括：呈长方体的模型箱1、
模型箱1包括：第一侧板1-1、第二侧板1-2、第三侧板1-3、第四侧板1-4、底板1-5；
第一侧板1-1与第二侧板1-2平行且相对设置，第三侧板1-3与第四侧板1-4平行相对设置；
在第一侧板1-1与第二侧板1-2之间还设置有挡土结构模拟板2；
所述第一侧板1-1、第二侧板1-2、第三侧板1-3、第四侧板1-4、底板1-5相互连接固定；
挡土结构模拟板2包括：若干个竖向的中部板，中部板的数量大于等于3个；
在底板1的表面突出有水平板4，水平板4的前端与底部的中部板的底端通过第一铰接轴3-1铰接连接在一起；
竖向的中部板从下往上依次包括：第一中部板，第二中部板，……,第n中部板；
第一中部板的底端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔；水平板4的前端也设置有若干耳板，耳板中设置有铰接孔，第一中部板的底端的耳板与水平板4前端的耳板相互交叉，第一铰接轴3-1插入到第一中部板的底端的耳板与水平板4前端的耳板中；
两中部板连接的方式为：上中部板的下端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔且耳板的下表面设置为弧形(下凹)，弧形的圆心为铰接轴的中心；
下中部板的上端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔且耳板的上表面设置为圆弧形(上凸)，弧形的圆心为铰接轴的中心；上中部板的下端的耳板与下中部板的上端的耳板相互交叉，且铰接孔相互对应；
上中部板的下表面与下中部板的上端的耳板接触的部位，也设置为圆弧形，其与下中部板的上端的耳板的圆弧形状相同；
下中部板的上表面与上中部板的下端的耳板接触的部位，也设置为圆弧形，其与上中部板的下端的耳板的圆弧形状相同；
下中部板的上端的耳板与上中部板的下表面的耳板的长度相同，且铰接孔设置在耳板的中部；
上中部板的下表面与下中部板的上表面之间还设置有伸缩杆的铰接板6(将原先上中部板下表面的2个设置耳板的空间去除)；
其铰接板的内侧半径与铰接轴的外径相同，铰接板的外侧半径＝下中部板的上端的耳板长度；
还包括n个伸缩杆，从下往上依次记为：第一伸缩杆,第二伸缩杆,……,第n伸缩杆，n为自然数，大于等于3；相对应的，铰接轴的数量为n 1个，从下往上依次记为：第一铰接轴,第二铰接轴,……,第n 1铰接轴；
第一伸缩杆的一端铰接在第一侧板上，其另一端铰接与第二铰接轴铰接；
第二伸缩杆的一端铰接在第一侧板1-1上，其另一端铰接与第三铰接轴铰接；
第n伸缩杆的一端铰接在第一侧板上，其另一端铰接与第n 1铰接轴铰接；
初始条件下，中部板保持垂直状态；第一伸缩杆,第二伸缩杆,……,第n伸缩杆，均保持水平状态。
通过调整第一伸缩杆,第二伸缩杆,……,第n伸缩杆的长度，进而，调整第一中部板，第二中部板，……,第n中部板的倾斜角度，从而能够模拟柔性位移模式下的挡土墙形状。
第一伸缩杆,第二伸缩杆,……,第n伸缩杆的长度记为l1，l2，……ln(伸缩杆的长度为从其各自的两端铰接的位置计算)，在初始条件下，l1＝l2＝……＝ln＝l0(初始条件下各伸缩杆的长度相同)；
第一铰接轴与第二铰接轴之间的长度为m1,第二铰接轴与第三铰接轴之间的长度为m2，……,第n铰接轴与第n 1铰接轴之间的长度为mn；
第一中部板的转动角度为α1、第二中部板的转动角度为α2,……第n中部板的转动角度为αn；
上述，α1、α2、……、αn均从竖向面逆时针计算(即逆时针为正，顺时针为负)；
其角度调整方式为：
第一步，调整第一中部板的转动角度:第一伸缩杆,第二伸缩杆,……,第n伸缩杆的长度开启进行调整，上述伸缩杆的伸缩速率相同；
这期间，第一伸缩杆、第二伸缩杆,……,第n伸缩杆的长度始终保持相同，第二中部板到第n中部板保持垂直；
第二步，待第一中部板的转动速度调整好后，调整第二中部板的转动角度，第一伸缩杆的长度保持不变；第二伸缩杆,……,第n伸缩杆的长度开启进行调整，两者的伸缩速率相同；
这期间，第二伸缩杆,……,第n伸缩杆的长度始终保持相同，第三中部板到第n中部板,保持垂直；
……
第x步，待第x-1中部板的转动速度调整好后，调整第x中部板的转动角度，第一伸缩杆,……,第x-1伸缩杆的均长度保持不变；第x伸缩杆,……,第n伸缩杆的长度开启进行调整，两者的伸缩速率相同；
这期间，第x 1中部板,……第n中部板,保持垂直；
……
第n步，待第n-1中部板的转动速度调整好后，调整第n中部板的转动角度，第一伸缩杆,……,第n-1伸缩杆的均长度保持不变；第n伸缩杆的长度开启进行调整；直至第n中部板的转动角度调整到位。
上述步骤中l1、l2、……、lx、……ln的关系如下式所示：
首次调整：
第二次调整：
.......
第x次调整：
.......
第n次调整：
实施例四，实施例三的渐进式控制方式只能用于模拟极限主动土压力的情形，其无法模拟柔性条件下的非极限主动土压力；
为了研究柔性条件的非极限主动土压力，即预先设定第一中部板、第二中部板……第n中部板的转动角度：(α1,1、α2,1、…αx,1…αn,1)，(α1,2、α2,2、…αx,2…αn,2)，…(α1,j、α2,j、…αx,j…αn,j)…,(α1,t、α2,t、…αx,t…αn,t),以便研究，柔性条件的主动土压力的发展趋势；
其中，αx,j表示第x中部板第j次调整的目标转角；
第一次调整：在到达(α1,1、α2,1、…αx,1…αn,1)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
第二次调整：在到达(α1,2、α2,2、…αx,2…αn,2)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
……
第j次调整：在到达(α1,j、α2,j、…αx,j…αn,j)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
……
第t次调整：
在到达(α1,t、α2,t、…αx,t…αn,t)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
试验时，在挡土结构模拟板2与第二侧板之间填充土体，第三侧板与第四侧板采用有机玻璃。
挡土结构模拟板2面向第二侧板的方向沿着高度方向设置有多个土压力计。
包括：控制系统，控制系统分别与各个伸缩杆连接，以便控制各个伸缩杆的长度，进而控制各个中部板的倾斜角度。
在试验时，预先设定好t个步骤时各个中部板的倾斜角度，进而通过控制系统控制各个伸缩杆的长度，然后测量各个位置处的土压力。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
1.一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机，包括：呈长方体的模型箱；
模型箱包括：第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板、底板；第一侧板与第二侧板平行且相对设置，第三侧板与第四侧板平行相对设置；
其特征在于，在第一侧板与第二侧板之间还设置有挡土结构模拟板；
所述第一侧板、第二侧板、第三侧板、第四侧板、底板相互连接固定。
2.如权利要求1所述的一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机，其特征在于，挡土结构模拟板包括：若干个竖向的中部板，中部板的数量大于等于3个；在底板的表面突出有水平板，水平板的前端与底部的中部板的底端通过第一铰接轴铰接连接在一起；
竖向的中部板包括n个中部板，从下往上依次记为：第一～第n中部板；第一中部板的底端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔；水平板的前端也设置有若干耳板，耳板中设置有铰接孔，第一中部板的底端的耳板与水平板前端的耳板相互交叉，第一铰接轴插入到第一中部板的底端的耳板与水平板前端的耳板中；
相对应的，铰接轴的数量为n 1个，从下往上依次记为：第一～第n 1铰接轴；在第n中部板的顶端也设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔，第n 1个铰接轴插入到第n中部板的顶端的耳板的铰接孔中；
两中部板连接的方式为：上中部板的下端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔且耳板的下表面设置为弧形，弧形的圆心为铰接轴的中心；下中部板的上端延伸设置有若干耳板，耳板中设置铰接孔且耳板的上表面设置为圆弧形，弧形的圆心为铰接轴的中心；上中部板的下端的耳板与下中部板的上端的耳板相互交叉，且铰接孔相互对应，在铰接孔中插入铰接轴；上中部板的下表面与下中部板的上端的耳板接触的部位，也设置为圆弧形，其与下中部板的上端的耳板的圆弧形状相同；下中部板的上表面与上中部板的下端的耳板接触的部位，也设置为圆弧形，其与上中部板的下端的耳板的圆弧形状相同；下中部板的上端的耳板与上中部板的下表面的耳板的长度相同，且铰接孔设置在耳板的中部。
3.如权利要求2所述的一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机，其特征在于，上中部板的下表面与下中部板的上表面之间还设置有伸缩杆的铰接板。
4.如权利要求2所述的一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机，其特征在于，其铰接板的内侧半径与铰接轴的外径相同，铰接板的外侧半径＝下中部板的上端的耳板长度。
5.如权利要求2所述的一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机，其特征在于，还包括n个伸缩杆，从下往上依次记为：第一～第n伸缩杆；
第1～第n伸缩杆的一端铰接在第一侧板上，其另一端分别与第2～第n 1铰接轴铰接；
初始条件下，中部板保持垂直状态；第一伸缩杆～第n伸缩杆，均保持水平状态。
6.如权利要求5所述的一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机，其特征在于，通过调整第一～第n伸缩杆的长度，进而，调整第一～第n中部板的倾斜角度，从而能够模拟复杂位移模式下的挡土墙形状。
7.如权利要求5所述的一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机，其特征在于，还包括：控制系统，所述第一～第n伸缩杆均与控制系统连接。
8.如权利要求2所述的一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机，其特征在于，在挡土结构模拟板的表面上设置有土压力计。
9.一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机的试验方法，所述的挡土墙试验机采用如权利要求1至8任意一项所述的挡土墙试验机，其特征在于：
试验时，预先设定第一～第t次中的第一～第n中部板的转动角度分别记为：(α1,1、α2,1、…αx,1…αn,1)，(α1,2、α2,2、…αx,2…αn,2)，…(α1,j、α2,j、…αx,j…αn,j)…,(α1,t、α2,t、…αx,t…αn,t)；上述转动角度为中部板的倾斜角度，其以竖向面逆时针转动为正；
其中，αx,j表示第x中部板第j次调整的目标转角；
在调整第一～第t次中的第一～第n中部板的转动角度时，第一伸缩杆～第n伸缩杆匀速变化；
初始条件下，第一伸缩杆～第n伸缩杆均水平设置、且长度均相同，记为l0；
任意第i个铰接轴到第i 1个铰接轴之间的距离记为mi；
第一次调整：在到达(α1,1、α2,1、…αx,1…αn,1)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
第二次调整：在到达(α1,2、α2,2、…αx,2…αn,2)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
……
第j次调整：在到达(α1,j、α2,j、…αx,j…αn,j)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
……
第t次调整：
在到达(α1,t、α2,t、…αx,t…αn,t)时，第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的依次长度为：
第一伸缩杆、第二伸缩杆、……、第x伸缩杆、……、第n伸缩杆的伸缩速率为：
10.如权利要求9所述的一种模拟复杂位移模式下的挡土墙试验机的试验方法，其特征在于，每一次调整结束后，记录土压力计的数据。
技术总结