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      一種模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置的制造方法

      文檔序號:10801037閱讀:349來源:國知局
      一種模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置的制造方法
      【專利摘要】本實用新型公開一種模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置,包括主箱體,主箱體中設(shè)有土體箱及位于土體箱兩側(cè)的兩個積水箱,且積水箱能夠向土體箱內(nèi)滲水以模擬地下水滲流。土體箱中設(shè)置位移計測試路堤土體的沉降變形與孔隙水壓力變化情況,設(shè)置孔隙水壓力計測試非飽和情況的孔壓變化。本實用新型可以方便的形成路基反復(fù)浸水條件,克服了現(xiàn)有試驗技術(shù)手段的限制,形成類似臨河、臨湖與庫區(qū)水位升降而模擬其對土體軟化與變形穩(wěn)定的影響,通過設(shè)置高清數(shù)碼相機采集高清動態(tài)圖片,進而分析路基的長期沉降變形及深層滑移發(fā)展情況,并可以設(shè)置不同土層與水位反復(fù)浸水條件,進行相關(guān)的設(shè)計、施工的方案設(shè)計與驗證,測試效果直觀、準確。
      【專利說明】
      一種模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置
      技術(shù)領(lǐng)域
      [0001]本實用新型涉及臨江臨河軟土路堤水位反復(fù)變化影響的土體穩(wěn)定性與變形分析領(lǐng)域。
      【背景技術(shù)】
      [0002]隨著經(jīng)濟與社會的逐漸發(fā)展,水利、交通、港口碼頭等行業(yè)逐漸蓬勃興起,大量的水庫、高等級公路、鐵路被修建起來。特別是在東部沿江沿海軟土地區(qū),臨近或穿越河流、水庫修建的高速公路鐵路越來越多,沿海沿河流及水庫修建的高速公路路堤不可避免地長期受到降雨和地下水條件改變引起的反復(fù)浸水的侵害,軟土路堤在受水浸淹、水流沖擊、淘刷與侵蝕等條件下的破壞,以及水對路堤填土強度的軟化與承載性狀的惡化,造成路堤內(nèi)細粒填料流失、沉降變形及土體穩(wěn)定性破壞,影響行車安全甚至中斷交通,造成生命財產(chǎn)損失。如何對水位往復(fù)變化條件下浸水路堤穩(wěn)定性、變形與沉降性狀進行分析,已成為工程建設(shè)領(lǐng)域亟需解決的重要問題。然而目前國內(nèi)外還缺乏直觀實用的分析方法,理論的研究在水位變化與孔壓作用、土體軟化與固結(jié)時間累積等方面,不能充分考慮諸多影響因素對路堤穩(wěn)定性與長期變形特性的影響。為彌補理論分析的局限性,對于重要工程,需要結(jié)合室內(nèi)模型試驗進行分析,其中的關(guān)鍵技術(shù)是如何模擬路堤的反復(fù)浸水與變形穩(wěn)定影響,而目前尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)該問題的技術(shù)公開。
      [0003]針對軟土路堤反復(fù)浸水與變形穩(wěn)定性問題,現(xiàn)有研究主要集中在地下水干濕循環(huán)條件下土體強度的試驗,缺乏直觀實用的室內(nèi)模型試驗分析方法,工程建設(shè)現(xiàn)場試驗成本高,耗時久遠且影響環(huán)境可控性差,效率低下。因此,亟需在此領(lǐng)域研究模型試驗裝置,進行軟土路堤反復(fù)浸水的變形穩(wěn)定性問題的模擬研究。
      【實用新型內(nèi)容】
      [0004]為了克服上述問題,本實用新型公開一種模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置,能夠改變路基模型箱水位,形成反復(fù)浸水條件及測試路堤內(nèi)孔壓變化與累積固結(jié)變形。
      [0005]為達到上述目的,本實用新型可采用如下技術(shù)方案:
      [0006]—種模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置,包括主箱體,該主箱體包括底板、左側(cè)板、右側(cè)板、后側(cè)板、前側(cè)板、以及兩個積水箱隔板;所述底板、左側(cè)板、右側(cè)板、后側(cè)板、前側(cè)板圍成空腔,所述一個積水箱隔板與底板、后側(cè)板、前側(cè)板固定而在該積水箱隔板與左側(cè)板之間隔成左積水箱;所述另一個積水箱隔板與底板、后側(cè)板、前側(cè)板固定而在該積水箱隔板與右側(cè)板之間隔成右積水箱,所述兩個積水箱隔板、前側(cè)板、后側(cè)板之間形成了土體箱;所述積水箱隔板上排布有若干連通積水箱隔板兩側(cè)的滲流孔;所述土體箱內(nèi)用以放置土體,且土體箱中還設(shè)有用以設(shè)置于土體內(nèi)部的孔隙水壓力計以及用以設(shè)置在土體表面的位移計;所述主箱體上還設(shè)有用以排出兩個積水箱內(nèi)積水的可開閉排水孔。
      [0007]進一步的,還設(shè)有高清拍攝相機用以動態(tài)采集土體的位移與沉降變形。
      [0008]相對于現(xiàn)有技術(shù),本實用新型可以方便的形成路基反復(fù)浸水條件,克服了現(xiàn)有試驗技術(shù)手段的限制,形成類似臨河、臨湖與庫區(qū)水位升降而模擬其對土體軟化與變形穩(wěn)定的影響,通過設(shè)置高清數(shù)碼相機采集高清動態(tài)圖片,進而分析路基的長期沉降變形及深層滑移發(fā)展情況,并可以設(shè)置不同土層與水位反復(fù)浸水條件,進行相關(guān)的設(shè)計、施工的方案設(shè)計與驗證,測試效果直觀、準確。
      【附圖說明】
      [0009]圖1為本實用新型模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0010]圖2為模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置的前側(cè)面示意圖。
      [0011 ]圖3為模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置中后側(cè)板立面圖。
      [0012]圖4為模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置中木塞或橡膠塞示意圖。
      [0013]圖5為模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置中積水箱隔板立面圖。
      【具體實施方式】
      [0014]請參閱圖1及圖2所示,本實用新型公開了一種模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置,包括主箱體,該主箱體包括底板10、左側(cè)板1、右側(cè)板2、后側(cè)板3、前側(cè)板4、以及兩個積水箱隔板51、52。其中,在本實施方式中,底板、左右側(cè)板與后側(cè)板均為60mm的鋼板焊接制成,前側(cè)板4為18mm厚鋼化玻璃。所述底板10、左側(cè)板1、右側(cè)板2、后側(cè)板3、前側(cè)板4圍成空腔,所述一個積水箱隔板51與底板10、后側(cè)板3、前側(cè)板4固定而在該積水箱隔板51與左側(cè)板I之間隔成左積水箱61;所述另一個積水箱隔板5 2與底板1、后側(cè)板3、前側(cè)板4固定而在該積水箱隔板52與右側(cè)板2之間隔成右積水箱62,所述兩個積水箱隔板51、52、前側(cè)板4、后側(cè)板3之間形成了土體箱11。結(jié)合圖5所示,為了使路堤模型土體內(nèi)的水順利流到積水箱中而土體不流到積水箱中,所述積水箱隔板51、52上排布有若干連通積水箱隔板兩側(cè)的滲流孔53;且還設(shè)有紗布(未圖示)粘貼鋪設(shè)于積水箱隔板內(nèi)外表面。所述土體箱內(nèi)用以放置土體,且土體箱中還設(shè)有用以設(shè)置于土體內(nèi)部的孔隙水壓力計(在圖2中標號為Pl至P13)以及用以設(shè)置在土體表面的位移計S(在圖2中標號為SI至S10)。
      [0015]請結(jié)合圖3所示,所述主箱體上還設(shè)有用以排出兩個積水箱內(nèi)積水的可開閉排水孔8,在本實施方式中,在模型槽后側(cè)板3上預(yù)設(shè)兩個直徑80mm的排水孔8,排水孔8的圓心距離后側(cè)板2的左右邊緣125mm,距離后側(cè)板2的底邊緣300mm,如此在左、右積水箱61、62后側(cè)形成直徑80mm的排水孔8。結(jié)合圖4所示,在本實施方式中,所述排水孔8通過木塞或橡膠塞12的插拔實現(xiàn)開閉,在其他實施方式中也可以通過慣用的方式開閉排水孔。
      [0016]另外,還設(shè)有高清拍攝相機7用以動態(tài)采集土體的位移與沉降變形。在本實施方式中,可以在距離主箱體前側(cè)板正前方1500mm、高1500mm處,設(shè)置高清拍攝相機,動態(tài)采集高清圖片與錄像,便于試驗后期分析路堤邊坡的沉降變形與穩(wěn)定破壞發(fā)展模式。所述積水箱至少一個側(cè)面為鋼化玻璃(在本實施方式中即為前側(cè)板4為鋼化玻璃),且鋼化玻璃內(nèi)側(cè)面粘貼鋼尺(未圖示),用以測試與讀出積水箱內(nèi)的水位。
      [0017]所述土體箱11底部設(shè)置砂填鋪,而砂上由土體填充,該土體為模擬路堤邊坡土體。在本實施方式中,土體箱尺寸為4000mmX 2000mmX 3000mm(長X寬X高),該土體箱底部10mm用直徑1.0mm的粗砂擊實填鋪,底部10mm以上的空間由路堤邊坡土體壓實填充,土體從下而上依次可為粉土、淤泥質(zhì)黏土和黏性土,土體箱底面100mm以上,土體填筑可形成路堤邊坡角度成30°和/或45°和/或60°等,模擬不同角度的高路堤邊坡的變形與穩(wěn)定性情況。
      [0018]而該試驗裝置的試驗方法為:
      [0019]將土體箱底部用砂填鋪,而砂上由土體填充,該土體為模擬路堤邊坡土體土體填筑可形成路堤邊坡角度模擬不同角度的高路堤邊坡的變形與穩(wěn)定性情況;并在填充土體時,將孔隙水壓力計設(shè)置在土體內(nèi)部而將位移計設(shè)置在土體表面;
      [0020]在左、右積水箱內(nèi)添加不同水位,形成路堤不同側(cè)的水位差而模擬路堤邊坡內(nèi)的地下水滲流;并通過排水孔的開閉控制左、右積水箱內(nèi)的水位;
      [0021]通過位移計測試路堤土體的沉降變形與孔隙水壓力變化情況,通過孔隙水壓力計測試非飽和情況的孔壓變化;按不同水位升降與歷時特性,測定反復(fù)浸水過程中的土體位移和孔壓變化消散情況;并設(shè)置高清拍攝相機用以動態(tài)采集土體的位移與沉降變形。
      [0022]本項試驗可以觀測與檢測的內(nèi)容包括水位升降、孔壓、位移與路堤邊坡穩(wěn)定變化形態(tài),對反復(fù)浸水過程中的孔壓變化需要進行歷時觀測,直至孔壓在一定狀態(tài)達到平衡。
      [0023]另外,本實用新型的具體實現(xiàn)方法和途徑很多,以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式。應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本實用新型原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
      【主權(quán)項】
      1.一種模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置,其特征在于:包括主箱體,該主箱體包括底板、左側(cè)板、右側(cè)板、后側(cè)板、前側(cè)板、以及兩個積水箱隔板;所述底板、左側(cè)板、右側(cè)板、后側(cè)板、前側(cè)板圍成空腔,所述一個積水箱隔板與底板、后側(cè)板、前側(cè)板固定而在該積水箱隔板與左側(cè)板之間隔成左積水箱;所述另一個積水箱隔板與底板、后側(cè)板、前側(cè)板固定而在該積水箱隔板與右側(cè)板之間隔成右積水箱,所述兩個積水箱隔板、前側(cè)板、后側(cè)板之間形成了土體箱;所述積水箱隔板上排布有若干連通積水箱隔板兩側(cè)的滲流孔; 所述土體箱內(nèi)用以放置土體,且土體箱中還設(shè)有用以設(shè)置于土體內(nèi)部的孔隙水壓力計以及用以設(shè)置在土體表面的位移計;所述主箱體上還設(shè)有用以排出兩個積水箱內(nèi)積水的可開閉排水孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置,其特征在于:還設(shè)有紗布粘貼鋪設(shè)于積水箱隔板內(nèi)外表面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置,其特征在于:還設(shè)有高清拍攝相機用以動態(tài)采集土體的位移與沉降變形。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置,其特征在于:所述土體箱底部設(shè)置砂填鋪,而砂上由土體填充,該土體為模擬路堤邊坡土體,土體從下而上依次為粉土、淤泥質(zhì)黏土和黏性土,土體填筑可形成路堤邊坡角度,模擬不同角度的高路堤邊坡的變形與穩(wěn)定性情況。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置,其特征在于:所述積水箱至少一個側(cè)面為鋼化玻璃,且鋼化玻璃內(nèi)側(cè)面粘貼鋼尺,用以測試與讀出積水箱內(nèi)的水位。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置,其特征在于:所述土體填筑可形成路堤邊坡角度為成30°和/或45°和/或60°。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬軟土路堤反復(fù)浸水穩(wěn)定性與變形的試驗裝置,其特征在于:所述排水孔通過木塞或橡膠塞的插拔實現(xiàn)開閉。
      【文檔編號】G01N17/00GK205483956SQ201620173708
      【公開日】2016年8月17日
      【申請日】2016年3月7日
      【發(fā)明人】張飛, 李飛, 劉照球, 何山
      【申請人】鹽城工學(xué)院
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