[發(fā)明專利]一種基于離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置及研究方法

有效

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• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN102749251A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 趙學亮;朱小軍;龔維明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N3/14
• 分類號: G01N3/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明涉及離散顆粒體系的研究分析，特別涉及一種基于離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置及研究方法。

背景技術

目前國內外研究碎石墊層破壞模式著重于宏觀力學方面，而微觀方面的研究處于欠缺狀態(tài)。傳統墊層破壞模式的研究從力學機理方面，需要一定的數學力學功底和一些空間思維想象力，因此不夠形象具體。而從微觀方面來研究離散顆粒碎石墊層破壞模式，利用數字照相量測技術分析出墊層顆粒的位移場、應變場及剪切帶，非常直觀形象，因此有著非常重要的學術價值。這是對傳統墊層破壞模式研究提出的一種創(chuàng)新，為墊層研究方面開辟了一個新領域。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種基于離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種基于離散顆粒碎石墊層破壞模式的研究方法。

本發(fā)明采用的技術方案為：一種基于離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置，包括模型箱、模型樁、碎石墊層、砂土、位移量測百分表、鋼板承臺、加載裝置和用于拍攝碎石墊層圖片的高分辨率數碼相機，所述模型箱為上部開口箱體，箱體正面為透明鋼化玻璃，箱體內放置有模型樁，箱體內設置有砂土，砂土的高度為模型樁樁頂的高度，砂土上面設置有碎石墊層，碎石墊層的厚度為模型樁直徑的兩倍，碎石墊層上面設有鋼板承臺，鋼板承臺上設有加載裝置和位移量測百分表。

作為優(yōu)選，所述模型樁模型樁采用實心半模樁。

作為優(yōu)選，所述加載裝置為千斤頂和反力架。

一種采用上述試驗裝置的基于離散顆粒碎石墊層破壞模式的研究方法，包括以下步驟：

（1）將模型樁放置到模型箱內貼近透明鋼化玻璃，模型箱內落砂土制樣到模型樁樁頂位置時，停止落砂，并將砂土的上表面整平；

（2）在模型樁樁頂鋪設經過散斑處理的碎石墊層制樣，碎石墊層鋪設厚度為模型樁直徑的兩倍，整平碎石墊層表面；

（3）然后依次布置鋼板承臺和加載裝置，使用液壓油磅控制加載裝置，鋼板承臺上架設位移量測百分表量測加載位移；

（4）透明鋼化玻璃前架設高分辨率數碼相機，對加載過程中的碎石墊層顆粒進行追蹤拍攝，利用圖像相關處理軟件分析試驗拍攝照片，對碎石墊層顆粒進行變形量測與解釋，分析墊層破壞模式。

有益效果：本發(fā)明的墊層破壞模式的研究方法包括試驗裝置，細觀圖像拍攝方法，細觀墊層分析方法，從微觀方面來研究離散顆粒碎石墊層破壞模式，利用數字照相量測技術分析出墊層顆粒的位移場、應變場及剪切帶，非常直觀形象，因此有著非常重要的學術價值。這是對傳統墊層破壞模式研究提出的一種創(chuàng)新，為墊層研究方面開辟了一個新領域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明試驗裝置結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1所示，一種基于離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置，包括模型箱、模型樁1、碎石墊層2、砂土3、位移量測百分表4、鋼板承臺6、加載裝置和用于拍攝碎石墊層圖片的高分辨率數碼相機，所述模型箱為上部開口箱體，箱體正面為透明鋼化玻璃，箱體內放置有模型樁1，箱體內設置有砂土3，砂土3的高度為模型樁1樁頂的高度，砂土3上面設置有碎石墊層2，碎石墊層2的厚度為模型樁1直徑的兩倍，碎石墊層2上面設有鋼板承臺6，鋼板承臺6上設有加載裝置和位移量測百分表4。

本發(fā)明使用室內模型試驗，試驗模型箱正面為20mm厚的透明鋼化玻璃，其余四面為10mm后的鋼板。試驗加載使用千斤頂5及反力架7，箱體上部設有反力架7，用于固定加荷設備。模型樁1采用實心半模樁，碎石墊層2采用級配碎石，碎石墊層2上覆鋼板承臺，加壓時通過鋼板承臺6傳遞荷載。

一種采用上述試驗裝置的基于離散顆粒碎石墊層破壞模式的研究方法，包括以下步驟：

（1）將模型樁放置到模型箱內貼近透明鋼化玻璃，模型箱內落砂土制樣到模型樁樁頂位置時，停止落砂，并將砂土的上表面整平；

（2）在模型樁樁頂鋪設經過散斑處理的碎石墊層制樣，碎石墊層鋪設厚度為模型樁直徑的兩倍，整平碎石墊層表面；

（3）然后依次布置鋼板承臺和加載裝置，使用液壓油磅控制加載裝置，鋼板承臺上架設位移量測百分表量測加載位移；

（4）透明鋼化玻璃前架設高分辨率數碼相機，對加載過程中的碎石墊層顆粒進行追蹤拍攝，利用圖像相關處理軟件分析試驗拍攝照片，對碎石墊層顆粒進行變形量測與解釋，分析墊層破壞模式。