[發明專利]一種模擬軟土路堤反復浸水穩定性與變形的試驗裝置

在審

• 申請號: 201610128488.5
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105606524A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 張飛;李飛;劉照球;何山
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

技術領域

本發明涉及臨江臨河軟土路堤水位反復變化影響的土體穩定性與變形分析 領域。

背景技術

隨著經濟與社會的逐漸發展，水利、交通、港口碼頭等行業逐漸蓬勃興起， 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， 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，造成路堤內細粒填料流失、沉降變形及土 體穩定性破壞，影響行車安全甚至中斷交通，造成生命財產損失。如何對水位往 復變化條件下浸水路堤穩定性、變形與沉降性狀進行分析，已成為工程建設領域 亟需解決的重要問題。然而目前國內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、土體軟化與固結時間累積等方面，不能充分考慮諸多影 響因素對路堤穩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，需要結合室內模型試驗進行分析，其中的關鍵技術是如何模擬路堤的反 復浸水與變形穩定影響，而目前尚未發現有關該問題的技術公開。

針對軟土路堤反復浸水與變形穩定性問題，現有研究主要集中在地下水干濕 循環條件下土體強度的試驗，缺乏直觀實用的室內模型試驗分析方法，工程建設 現場試驗成本高，耗時久遠且影響環境可控性差，效率低下。因此，亟需在此領 域研究模型試驗裝置，進行軟土路堤反復浸水的變形穩定性問題的模擬研究。

發明內容

為了克服上述問題，本發明公開一種模擬軟土路堤反復浸水穩定性與變形的 試驗裝置，能夠改變路基模型箱水位，形成反復浸水條件及測試路堤內孔壓變化 與累積固結變形。

為達到上述目的，本發明可采用如下技術方案：

一種模擬軟土路堤反復浸水穩定性與變形的試驗裝置，包括主箱體，該主箱 體包括底板、左側板、右側板、后側板、前側板、以及兩個積水箱隔板；所述底 板、左側板、右側板、后側板、前側板圍成空腔，所述一個積水箱隔板與底板、 后側板、前側板固定而在該積水箱隔板與左側板之間隔成左積水箱；所述另一個 積水箱隔板與底板、后側板、前側板固定而在該積水箱隔板與右側板之間隔成右 積水箱，所述兩個積水箱隔板、前側板、后側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的滲流孔；所述土體箱內用以放置土體， 且土體箱中還設有用以設置于土體內部的孔隙水壓力計以及用以設置在土體表 面的位移計；所述主體箱上還設有用以排出兩個積水箱的可開閉排水孔。

進一步的，還設有高清拍攝相機用以動態采集土體的位移與沉降變形。

相對于現有技術，本發明可以方便的形成路基反復浸水條件，克服了現有試 驗技術手段的限制，形成類似臨河、臨湖與庫區水位升降而模擬其對土體軟化與 變形穩定的影響，通過設置高清數碼相機采集高清動態圖片，進而分析路基的長 期沉降變形及深層滑移發展情況，并可以設置不同土層與水位反復浸水條件，進 行相關的設計、施工的方案設計與驗證，測試效果直觀、準確。

而使用上述模擬軟土路堤反復浸水穩定性與變形的試驗裝置的試驗方法可 采用如下技術方案：

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定性情況；并 在填充土體時，將孔隙水壓力計設置在土體內部而將位移計設置在土體表面；

在左、右積水箱內添加不同水位，形成路堤不同側的水位差而模擬路堤邊坡 內的地下水滲流；并通過排水孔的開閉控制左、右積水箱內的水位；

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，測定反復浸水過 程中的土體位移和孔壓變化消散情況；并設置高清拍攝相機用以動態采集土體的 位移與沉降變形。

通過上述試驗方法可以觀測與檢測的內容包括水位升降、孔壓、位移與路堤 邊坡穩定變化形態，對反復浸水過程中的孔壓變化需要進行歷時觀測，直至孔壓 在一定狀態達到平衡。

附圖說明

圖1為本發明模擬軟土路堤反復浸水穩定性與變形的試驗裝置的俯視結構 示意圖。

圖2為模擬軟土路堤反復浸水穩定性與變形的試驗裝置的前側面示意圖。