[發明專利]道路界面特性測試裝置及方法

在審

• 申請號: 201810686390.0
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN109142155A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 葉陽升;蔡德鉤;包黎明;楊國濤;韓自力;張千里;陳鋒;樓梁偉;閆宏業;姚建平;董亮;李泰灃;石越峰;劉景宇;張新岡
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所;中國鐵道科學研究院集團有限公司;中國鐵路總公司;北京鐵科特種工程技術開發公司
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

1.一種道路界面特性測試裝置，用于測試路面各結構層之間的界面特性，所述路面的結構層至少包括設置在所述路面表面的第一結構層和設置在所述第一結構層之下的第二結構層，其特征在于，所述測試裝置包括，

法向力加載單元，設置在所述第一結構層之上，并針對所述第一結構層施加與所述路面垂直的法向力；

切向力加載單元，設置在靠近所述第一結構層和/或所述法向力加載單元的一側，并針對所述第一結構層和/或所述法向力加載單元施加與所述路面平行的切向力；

采集單元，用于檢測所述法向力加載單元和所述切向力加載單元的施力，以及所述法向力加載單元和/或所述第一結構層發生的應變；以及

計算單元，用于根據所述采集單元的采集數據分析獲得表示所述第一結構層與所述第二結構層的界面特性的界面特性參數。

2.根據權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，所述采集單元包括對應于所述法向力加載單元和所述切向力加載單元的測力計，以及設置在所述法向力加載單元上和/或所述第一結構層上的位移計。

3.根據權利要求2所述的測試裝置，其特征在于，所述計算單元獲得的界面特性參數是根據所述測力計檢測出的切向力和所述位移計檢測出的位移得到的位移-力關系曲線計算得出。

4.根據權利要求3所述的測試裝置，其特征在于，所述位移-力關系曲線的公式是：

s＝k·e^q·F

其中，s為所述位移計檢測出的位移大小，F為所述切向力大小，k和q是第一界面特性參數和第二界面特性參數，e為自然常數，其中通過測量得到的多組s和F擬合獲得k和q。

5.根據權利要求4所述的測試裝置，其特征在于，針對無砟軌道的路面結構層，所述法向力加載單元包括至少一個推板。

6.根據權利要求2所述的測試裝置，其特征在于，所述計算單元獲得的界面特性參數是根據所述測力計檢測出的法向力和切向力，并結合抗剪強度公式計算得出的界面粘聚力和內摩擦角，所述抗剪強度公式是：

其中，τ_f表示根據所述切向力計算獲得的抗剪強度，c表示粘聚力，σ表示法向力力，表示內摩擦角，其中通過測量得到的多組τ_f和σ擬合獲得c和φ。

7.根據權利要求6所述的測試裝置，其特征在于，針對無砟軌道的路面結構層，所述法向力加載單元包括至少兩個推板。

8.根據權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，還包括用于切向力均勻分布的均衡單元，所述均衡單元設置在所述切向力加載單元與所述第一結構層之間的，和/或設置在所述切向力加載單元與所述法向力加載單元之間的；以及用于施加反作用力的反力單元，所述反力單元設置在所述切向力加載單元遠離所述第一結構層之間和/或所述法向力加載單元的一側。

9.根據權利要求1所述的測試裝置，其特征在于，針對無砟軌道的路面結構層，所述切向力加載單元包括至少一個千斤頂。

10.一種道路界面特性測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

模擬待測路面各結構層的受力情況，針對所述待測路面的相應結構層施加可調的法向力和可調的切向力；

記錄各所述結構層受到的所述法向力和所述切向力，以及在所述法向力和所述切向力的作用下產生的位移；

繪制所述法向力和/或切向力和/或位移的關系曲線，根據所述關系曲線分析所述待測路面相應結構層之間的界面特性。