一種足尺樁承式加筋路堤三維土拱效應(yīng)的模擬試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土拱效應(yīng)模擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種足尺粧承式加筋路堤三維土拱效應(yīng)的模擬試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]土拱效應(yīng)是土力學(xué)中的一個(gè)重要現(xiàn)象，其影響著土體的荷載傳遞和沉降變形性態(tài)，最直觀表現(xiàn)即為:當(dāng)一部分土體產(chǎn)生不均勻位移或變形時(shí)，其余部分土體仍保持不動(dòng)。從土力學(xué)基本概念分析可知，土體內(nèi)存在摩擦角及粘聚力，當(dāng)一部分土體發(fā)生不均勻位移或變形時(shí)，發(fā)生位移(變形)的土體與不動(dòng)土體之間產(chǎn)生摩擦力，增加了不動(dòng)土體的支撐壓力，而相應(yīng)減小了移動(dòng)土體的支撐壓力，達(dá)到一種避輕就重，壓力轉(zhuǎn)移的效果，展現(xiàn)出土體調(diào)動(dòng)自身抗剪強(qiáng)度以協(xié)調(diào)變形的狀態(tài)。
[0003]粧承式加筋路堤主要包括粧身(通常帶有大直徑托板粧帽)、加筋墊層以及路堤。由于粧承式加筋路堤具有總沉降小、側(cè)向變形小、路堤表面不均勻沉降小以及施工快速和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于高速公路、高速鐵路等工程。由于粧間軟土的剛度遠(yuǎn)小于粧體的剛度，粧土之間通常會(huì)形成粧土差異沉降，在粧頂粧間上方土體之間形成剪切面，粧頂上方較粧間上方承擔(dān)更多的土體荷載，在路堤內(nèi)部形成土拱?；捦敛町惓两凳菦Q定路堤內(nèi)部土拱效應(yīng)的關(guān)鍵因素。
[0004]室內(nèi)試驗(yàn)常采用泡沫等柔軟的材料模擬粧間的軟土，通過這類柔軟材料和粧身的剛度差異模擬粧土差異沉降，但是該類方法不可控制粧土差異沉降，且變形時(shí)間不可控制。也有學(xué)者采用水袋模擬粧間軟土，但是水袋具有一定的流動(dòng)性，容易在路堤填筑過程中產(chǎn)生土拱效應(yīng)，變形也較難控制。
[0005]目前室內(nèi)土拱效應(yīng)模型試驗(yàn)主要是縮尺模型試驗(yàn)，針對(duì)足尺模型試驗(yàn)的研究較少。一個(gè)主要原因是在足尺模型試驗(yàn)具有應(yīng)力水平高、尺寸大的特點(diǎn)，在足尺模型試驗(yàn)中模擬土拱效應(yīng)較為困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了研究不同粧土差異沉降下土拱效應(yīng)在路堤內(nèi)部中的演化規(guī)律，解決足尺粧承式加筋路堤中模擬土拱效應(yīng)的困難，本發(fā)明提供了一種足尺粧承式加筋路堤三維土拱效應(yīng)的模擬試驗(yàn)裝置，應(yīng)用于粧承式加筋路堤土拱效應(yīng)足尺模型試驗(yàn)研究。
[0007]—種足尺粧承式加筋路堤三維土拱效應(yīng)的模擬試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)槽，其安裝于地面上；試驗(yàn)槽內(nèi)的地面上平鋪有多個(gè)混凝土粧帽，相鄰混凝土粧帽之間通過鹽袋填充；
[0008]所述混凝土粧帽與鹽袋所布置區(qū)域的外圍設(shè)有與鹽袋連接的進(jìn)出水管網(wǎng)；混凝土粧帽與鹽袋所布置區(qū)域的頂部以及外圍鋪設(shè)有加筋墊層；所述加筋墊層中埋設(shè)有土工格柵，加筋墊層頂部填筑有路基。
[0009]進(jìn)一步地，所述的試驗(yàn)槽由四塊鋼模板按矩形圍合而成。
[0010]優(yōu)選地，所述的鋼模板外側(cè)設(shè)有多條縱肋和橫肋，所述的多條縱肋沿豎直方向等間隔平行設(shè)置于鋼模板上，所述的多條橫肋沿水平方向等間隔平行設(shè)置于鋼模板上，橫肋與縱肋交叉垂直連接。鋼模板的作用是限制路基縱向線路方向的變形，鋼模板、縱肋以及橫肋的寬度可以根據(jù)路基填筑高度來(lái)確定。
[0011]進(jìn)一步地，所述進(jìn)出水管網(wǎng)的兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口。
[0012]進(jìn)一步地，所述進(jìn)出水管網(wǎng)與鹽袋的各連接處均布置有閥門；通過對(duì)閥門的控制可以實(shí)現(xiàn)鹽袋的分區(qū)變形，從而實(shí)現(xiàn)土拱效應(yīng)的分區(qū)模擬。
[0013]進(jìn)一步地，所述的鹽袋采用輕薄且不透水的聚氯乙烯(PVC)材料，鹽袋內(nèi)部填充有食鹽。
[0014]優(yōu)選地，所述路基的縱截面為等腰梯形。
[0015]優(yōu)選地，所述的多個(gè)混凝土粧帽采用陣列形式排布。
[0016]進(jìn)一步地，所述的鹽袋頂端與混凝土粧帽頂端持平。
[0017]本發(fā)明通過水管對(duì)鹽袋進(jìn)行充水，食用鹽遇水溶化的性質(zhì)可模擬粧土差異沉降；在路基填筑完成后，可對(duì)鹽袋進(jìn)行充水，并將鹽袋內(nèi)的食用鹽排出。通過鹽袋遇水變形模擬粧間軟土的固結(jié)沉降，當(dāng)粧帽和鹽袋產(chǎn)生差異沉降之后，就可以在土體內(nèi)部產(chǎn)生土拱效應(yīng)。同時(shí)，通過控制每層鹽袋的厚度來(lái)控制每次進(jìn)出水后鹽的下沉量，從而實(shí)現(xiàn)了不同粧土差異沉降下土拱效應(yīng)的模擬。
[0018]本發(fā)明的有益技術(shù)效果如下:
[0019](1)本發(fā)明利用鹽袋模擬粧間軟土，利用鹽袋的變形來(lái)控制粧土差異沉降，在路堤內(nèi)部中形成土拱，為粧承式加筋路堤土拱效應(yīng)足尺模型試驗(yàn)研究提供了可能性。
[0020](2)本發(fā)明利用鹽袋模擬粧間軟土，鹽袋的變形具有更好的可控制性，變形穩(wěn)定，能夠避免在路堤填筑過程中就自動(dòng)產(chǎn)生土拱效應(yīng)。
[0021](3)本發(fā)明利用背部帶有橫肋和縱肋的鋼模板作為擋土結(jié)構(gòu)，該種鋼模板剛度大，變形很??；避免了路基的縱向變形，可以真實(shí)的模擬實(shí)際工程中的路基工況。
[0022](4)本發(fā)明是一種足尺模型試驗(yàn)裝置，所采用的填料以及土工格柵和實(shí)際工程中所采用的材料一致，更加符合實(shí)際工程的情況。
[0023](5)本發(fā)明所模擬的土拱效應(yīng)是一種三維土拱效應(yīng)，所模擬的背景更加貼近實(shí)際工程，能進(jìn)一步為實(shí)際工程提供科研依據(jù)。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明試驗(yàn)裝置的平面示意圖。
[0025]圖2為沿圖1中A-A線的剖視圖。
[0026]圖3為沿圖1中B-B線的剖視圖。
[0027]圖中:1、試驗(yàn)槽，2、鋼模板，3、混凝土粧帽，4、鹽袋，5、進(jìn)水口，6、出水口，7、加筋墊層，8、土工格柵，9、路基，10、縱肋，11、橫肋，12、閥門，13、進(jìn)出水管網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029]如圖1?圖3所示，本發(fā)明模擬試驗(yàn)裝置包括試驗(yàn)槽1、混凝土粧帽3、土工格柵8、路基9、縱肋10、橫肋11和多層鹽袋4，試驗(yàn)槽1安裝在地面上，試驗(yàn)槽1由四塊鋼模板2在四邊圍合而成，四邊鋼模板2的外側(cè)設(shè)有用于加強(qiáng)鋼模板2剛度的多條縱肋10和多條橫肋11 ;試驗(yàn)槽1內(nèi)的地面上