[發(fā)明專(zhuān)利]一種樁承式加筋路堤三維變形場(chǎng)可視化試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810100251.5
• 申請(qǐng)日: 2018-02-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108508141B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁選明;黃宇航;吳琪;張延玲;彭宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/00
• 代理公司: 重慶大學(xué)專(zhuān)利中心 50201
• 代理人: 胡正順

發(fā)明提供一種樁承式加筋路堤三維變形場(chǎng)可視化試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法。該試驗(yàn)裝置包括模型槽、若干模型樁和樁帽。所述模型槽采用透明材料制成，整體為一個(gè)矩形箱體。工作時(shí)，所述模型槽安置在光學(xué)平臺(tái)上。所述模型樁的底部插入凹槽中。3個(gè)激光器發(fā)射的激光在透明土中形成三個(gè)激光平面。試驗(yàn)時(shí)，控制排水閥門(mén)以恒定速率放出下模型槽中的水，模擬軟土層在路堤填土的自重下發(fā)生的沉降過(guò)程。該試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)、模型制作、模型槽定位、布樁、配土、試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理等步驟。該裝置的沉降模式與實(shí)際相符合、安全可靠且成本節(jié)約。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地基處理領(lǐng)域的模型試驗(yàn)技術(shù)，尤其涉及一種樁承式加筋路堤三維變形場(chǎng)可視化試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)條件千差萬(wàn)別，在濱海平原、三角洲、河湖岸邊及山間谷地等有大量軟土分布。而在修建高速公路、高速鐵路時(shí)，因?yàn)檫x線受限，不得不穿越這些區(qū)域。軟土通常含水量大、壓縮性高、承載力低，有的還富含有機(jī)質(zhì)，且由于滲透性差，短期內(nèi)難以達(dá)到很好的固結(jié)效果。若不加以處理，則可能使公路、鐵路產(chǎn)生過(guò)大沉降，影響使用。

樁承式路堤因?yàn)橥凉靶?yīng)的存在，可將路堤上大部分荷載傳遞到樁上，既能減小路基沉降，又能節(jié)省地基加固造價(jià)，因而得到廣泛應(yīng)用。而在剛性樁上鋪設(shè)加筋材料，利用加筋材料的張拉膜效應(yīng)和土拱效應(yīng)，樁上能承擔(dān)更多的荷載，從而減小路基的差異沉降。

由于土體是非透明的，傳統(tǒng)的攝影測(cè)量方法一般只能測(cè)量土體表面的變形，無(wú)法觀測(cè)到土體內(nèi)部變形。若要測(cè)量樁承式路堤內(nèi)部變形，則需要通過(guò)在路堤中埋設(shè)位移測(cè)量裝置來(lái)獲取變形數(shù)據(jù)，而很多模型試驗(yàn)本身尺寸較小，埋入土中的測(cè)量裝置和線纜等會(huì)嚴(yán)重干擾土體的承載性能，得到的數(shù)據(jù)也只是幾個(gè)特征點(diǎn)的零散數(shù)據(jù)，無(wú)法得到土體內(nèi)部三維變形場(chǎng)。

現(xiàn)有技術(shù)中存在一種透明土模型試驗(yàn)方法，但該方法存在諸多不足：采用水袋模擬地基沉降，水袋上需預(yù)留與樁間距一致的孔洞，每改變一次試驗(yàn)工況，需要重新制作水袋；由于水袋異形效應(yīng)嚴(yán)重，受力復(fù)雜，容易導(dǎo)致放水后水袋表面變形不均；模型樁和樁帽是粘結(jié)在模型箱底部，位置精度難以控制，容易傾斜；采用土工格柵模擬加筋層，材料強(qiáng)度和模量太大，在小型模型試驗(yàn)中不滿(mǎn)足相似性；水袋放水以后變形不易恢復(fù)；水袋部分地基和透明土部分路堤安放在一個(gè)模型槽，不方便安裝和拆卸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種樁承式加筋路堤三維變形場(chǎng)可視化試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種樁承式加筋路堤三維變形場(chǎng)可視化試驗(yàn)裝置，包括模型槽、若干模型樁和樁帽。

所述模型槽采用透明材料制成，整體為一個(gè)矩形箱體。所述模型槽可拆分為上模型槽和下模型槽。

所述上模型槽整體為一個(gè)矩形框體。這個(gè)矩形框體的下端具有外卷邊Ⅰ。

所述下模型槽整體為一個(gè)矩形箱體。這個(gè)矩形箱體的上端具有外卷邊Ⅱ。所述下模型槽底部布置有定位板。所述定位板板面上具有若干凹槽。所述下模型槽側(cè)壁上設(shè)置有若干孔洞。排水管一端與下模型槽側(cè)壁上的孔洞連接，另一端伸入量筒內(nèi)。所述排水管上設(shè)置有排水閥門(mén)。

所述上模型槽和和下模型槽之間設(shè)置隔水乳膠膜。所述上模型槽和下模型槽拼合后，外卷邊Ⅰ和外卷邊Ⅱ通過(guò)法蘭連接。

所述模型樁的樁頂設(shè)置有樁帽。

工作時(shí)，所述模型槽安置在光學(xué)平臺(tái)上。所述模型樁的底部插入凹槽中。所述模型樁的上表面與下模型槽頂面平齊。所述樁帽位于上模型槽內(nèi)。所述樁帽的頂面加筋乳膠膜。所述加筋乳膠膜與樁帽固定。所述下模型槽內(nèi)注滿(mǎn)水，上模型槽中填入透明土。所述光學(xué)平臺(tái)上還安置有3個(gè)激光器和3個(gè)高速CCD相機(jī)。所述激光器和高速CCD相機(jī)均位于模型槽外側(cè)。所述3個(gè)激光器分別位于模型槽的三個(gè)側(cè)面。所述3個(gè)激光器發(fā)射的激光在透明土中形成三個(gè)激光平面。