一种模拟软土路堤反复浸水稳定性与变形的试验装置 |
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| 申请号 | CN201610128488.5 | 申请日 | 2016-03-07 | 公开(公告)号 | CN105606524A | 公开(公告)日 | 2016-05-25 |
| 申请人 | 盐城工学院; | 发明人 | 张飞; 李飞; 刘照球; 何山; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种模拟软土路堤反复浸 水 稳定性 与 变形 的试验装置，包括主 箱体 ，主箱体中设有土体箱及位于土体箱两侧的两个积水箱，且积水箱能够向土体箱内渗水以模拟 地下水 渗流。土体箱中设置位移计测试路堤土体的沉降变形与孔隙水压 力 变化情况，设置孔隙水压力计测试非饱和情况的孔压变化。本发明可以方便的形成路基反复浸水条件，克服了现有试验技术手段的限制，形成类似临河、临湖与库区水位升降而模拟其对土体 软化 与变形稳定的影响，通过设置高清 数码相机 采集高清动态图片，进而分析路基的长期沉降变形及深层滑移发展情况，并可以设置不同土层与水位反复浸水条件，进行相关的设计、施工的方案设计与验证，测试效果直观、准确。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种模拟软土路堤反复浸水稳定性与变形的试验装置，其特征在于：包括主箱体，该主箱体包括底板、左侧板、右侧板、后侧板、前侧板、以及两个积水箱隔板；所述底板、左侧板、右侧板、后侧板、前侧板围成空腔，所述一个积水箱隔板与底板、后侧板、前侧板固定而在该积水箱隔板与左侧板之间隔成左积水箱；所述另一个积水箱隔板与底板、后侧板、前侧板固定而在该积水箱隔板与右侧板之间隔成右积水箱，所述两个积水箱隔板、前侧板、后侧板之间形成了土体箱；所述积水箱隔板上排布有若干连通积水箱隔板两侧的渗流孔； |
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| 说明书全文 | 一种模拟软土路堤反复浸水稳定性与变形的试验装置技术领域[0001] 本发明涉及临江临河软土路堤水位反复变化影响的土体稳定性与变形分析领域。 背景技术[0002] 随着经济与社会的逐渐发展，水利、交通、港口码头等行业逐渐蓬勃兴起，大量的水库、高等级公路、铁路被修建起来。特别是在东部沿江沿海软土地区，临近或穿越河流、水库修建的高速公路铁路越来越多，沿海沿河流及水库修建的高速公路路堤不可避免地长期受到降雨和地下水条件改变引起的反复浸水的侵害，软土路堤在受水浸淹、水流冲击、淘刷与侵蚀等条件下的破坏，以及水对路堤填土强度的软化与承载性状的恶化，造成路堤内细粒填料流失、沉降变形及土体稳定性破坏，影响行车安全甚至中断交通，造成生命财产损失。如何对水位往复变化条件下浸水路堤稳定性、变形与沉降性状进行分析，已成为工程建设领域亟需解决的重要问题。然而目前国内外还缺乏直观实用的分析方法，理论的研究在水位变化与孔压作用、土体软化与固结时间累积等方面，不能充分考虑诸多影响因素对路堤稳定性与长期变形特性的影响。为弥补理论分析的局限性，对于重要工程，需要结合室内模型试验进行分析，其中的关键技术是如何模拟路堤的反复浸水与变形稳定影响，而目前尚未发现有关该问题的技术公开。 [0003] 针对软土路堤反复浸水与变形稳定性问题，现有研究主要集中在地下水干湿循环条件下土体强度的试验，缺乏直观实用的室内模型试验分析方法，工程建设现场试验成本高，耗时久远且影响环境可控性差，效率低下。因此，亟需在此领域研究模型试验装置，进行软土路堤反复浸水的变形稳定性问题的模拟研究。 发明内容[0004] 为了克服上述问题，本发明公开一种模拟软土路堤反复浸水稳定性与变形的试验装置，能够改变路基模型箱水位，形成反复浸水条件及测试路堤内孔压变化与累积固结变形。 [0005] 为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案： [0006] 一种模拟软土路堤反复浸水稳定性与变形的试验装置，包括主箱体，该主箱体包括底板、左侧板、右侧板、后侧板、前侧板、以及两个积水箱隔板；所述底板、左侧板、右侧板、后侧板、前侧板围成空腔，所述一个积水箱隔板与底板、后侧板、前侧板固定而在该积水箱隔板与左侧板之间隔成左积水箱；所述另一个积水箱隔板与底板、后侧板、前侧板固定而在该积水箱隔板与右侧板之间隔成右积水箱，所述两个积水箱隔板、前侧板、后侧板之间形成了土体箱；所述积水箱隔板上排布有若干连通积水箱隔板两侧的渗流孔；所述土体箱内用以放置土体，且土体箱中还设有用以设置于土体内部的孔隙水压力计以及用以设置在土体表面的位移计；所述主体箱上还设有用以排出两个积水箱的可开闭排水孔。 [0007] 进一步的，还设有高清拍摄相机用以动态采集土体的位移与沉降变形。 [0008] 相对于现有技术，本发明可以方便的形成路基反复浸水条件，克服了现有试验技术手段的限制，形成类似临河、临湖与库区水位升降而模拟其对土体软化与变形稳定的影响，通过设置高清数码相机采集高清动态图片，进而分析路基的长期沉降变形及深层滑移发展情况，并可以设置不同土层与水位反复浸水条件，进行相关的设计、施工的方案设计与验证，测试效果直观、准确。 [0009] 而使用上述模拟软土路堤反复浸水稳定性与变形的试验装置的试验方法可采用如下技术方案： [0010] 将土体箱底部用砂填铺，而砂上由土体填充，该土体为模拟路堤边坡土体土体填筑可形成路堤边坡角度模拟不同角度的高路堤边坡的变形与稳定性情况；并在填充土体时，将孔隙水压力计设置在土体内部而将位移计设置在土体表面； [0011] 在左、右积水箱内添加不同水位，形成路堤不同侧的水位差而模拟路堤边坡内的地下水渗流；并通过排水孔的开闭控制左、右积水箱内的水位； [0012] 通过位移计测试路堤土体的沉降变形与孔隙水压力变化情况，通过孔隙水压力计测试非饱和情况的孔压变化；按不同水位升降与历时特性，测定反复浸水过程中的土体位移和孔压变化消散情况；并设置高清拍摄相机用以动态采集土体的位移与沉降变形。 [0014] 图1为本发明模拟软土路堤反复浸水稳定性与变形的试验装置的俯视结构示意图。 [0015] 图2为模拟软土路堤反复浸水稳定性与变形的试验装置的前侧面示意图。 [0016] 图3为模拟软土路堤反复浸水稳定性与变形的试验装置中后侧板立面图。 [0017] 图4为模拟软土路堤反复浸水稳定性与变形的试验装置中木塞或橡胶塞示意图。 [0018] 图5为模拟软土路堤反复浸水稳定性与变形的试验装置中积水箱隔板立面图。 具体实施方式[0019] 请参阅图1及图2所示，本发明公开了一种模拟软土路堤反复浸水稳定性与变形的试验装置，包括主箱体，该主箱体包括底板10、左侧板1、右侧板2、后侧板3、前侧板4、以及两个积水箱隔板51、52。其中，在本实施方式中，底板、左右侧板与后侧板均为60mm的钢板焊接制成，前侧板4为18mm厚钢化玻璃。所述底板10、左侧板1、右侧板2、后侧板3、前侧板4围成空腔，所述一个积水箱隔板51与底板10、后侧板3、前侧板4固定而在该积水箱隔板51与左侧板1之间隔成左积水箱61；所述另一个积水箱隔板52与底板10、后侧板3、前侧板4固定而在该积水箱隔板52与右侧板2之间隔成右积水箱62，所述两个积水箱隔板51、52、前侧板4、后侧板3之间形成了土体箱11。结合图5所示，为了使路堤模型土体内的水顺利流到积水箱中而土体不流到积水箱中，所述积水箱隔板51、52上排布有若干连通积水箱隔板两侧的渗流孔 53；且还设有纱布(未图示)粘贴铺设于积水箱隔板内外表面。所述土体箱内用以放置土体，且土体箱中还设有用以设置于土体内部的孔隙水压力计(在图2中标号为P1至P13)以及用以设置在土体表面的位移计S(在图2中标号为S1至S10)。 [0020] 请结合图3所示，所述主体箱上还设有用以排出两个积水箱的可开闭排水孔8，在本实施方式中，在模型槽后侧板3上预设两个直径80mm的排水孔8，排水孔8的圆心距离后侧板2的左右边缘125mm，距离后侧板2的底边缘300mm，如此在左、右积水箱61、62后侧形成直径80mm的排水孔8。结合图4所示，在本实施方式中，所述排水孔8通过木塞或橡胶塞12的插拔实现开闭，在其他实施方式中也可以通过惯用的方式开闭排水孔。 [0021] 另外，还设有高清拍摄相机7用以动态采集土体的位移与沉降变形。在本实施方式中，可以在距离主箱体前侧板正前方1500mm、高1500mm处，设置高清拍摄相机，动态采集高清图片与录像，便于试验后期分析路堤边坡的沉降变形与稳定破坏发展模式。所述积水箱至少一个侧面为钢化玻璃(在本实施方式中即为前侧板4为钢化玻璃)，且钢化玻璃内侧面粘贴钢尺(未图示)，用以测试与读出积水箱内的水位。 [0022] 所述土体箱11底部设置砂填铺，而砂上由土体填充，该土体为模拟路堤边坡土体。在本实施方式中，土体箱尺寸为4000mm×2000mm×3000mm(长×宽×高)，该土体箱底部 100mm用直径1.0mm的粗砂击实填铺，底部100mm以上的空间由路堤边坡土体压实填充，土体从下而上依次可为粉土、淤泥质黏土和黏性土，土体箱底面1000mm以上，土体填筑可形成路堤边坡角度成30°和/或45°和/或60°等，模拟不同角度的高路堤边坡的变形与稳定性情况。 [0023] 而该试验装置的试验方法为： [0024] 将土体箱底部用砂填铺，而砂上由土体填充，该土体为模拟路堤边坡土体土体填筑可形成路堤边坡角度模拟不同角度的高路堤边坡的变形与稳定性情况；并在填充土体时，将孔隙水压力计设置在土体内部而将位移计设置在土体表面； [0025] 在左、右积水箱内添加不同水位，形成路堤不同侧的水位差而模拟路堤边坡内的地下水渗流；并通过排水孔的开闭控制左、右积水箱内的水位； [0026] 通过位移计测试路堤土体的沉降变形与孔隙水压力变化情况，通过孔隙水压力计测试非饱和情况的孔压变化；按不同水位升降与历时特性，测定反复浸水过程中的土体位移和孔压变化消散情况；并设置高清拍摄相机用以动态采集土体的位移与沉降变形。 [0027] 本项试验可以观测与检测的内容包括水位升降、孔压、位移与路堤边坡稳定变化形态，对反复浸水过程中的孔压变化需要进行历时观测，直至孔压在一定状态达到平衡。 [0028] 另外，本发明的具体实现方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，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的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。 |
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