[發明專利]一種路基填料的三維變形試驗加載裝置及方法

在審

• 申請號: 201910204503.3
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109870366A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 王啟云;林華明;張丙強;項玉龍;魏心星;臧萬軍;陳軍浩;雷虎軍;姚志雄;趙衛華;蔡雅容
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: G01N3/16
• 分類號: G01N3/16;G01N3/32;G01N3/02
• 代理公司: 北京市科名專利代理事務所(特殊普通合伙) 11468
• 代理人: 陳朝陽

本發明公開了一種路基填料的三維變形試驗加載裝置及方法，包括水平設置的底板，底板中部凸出成形有矩形試樣承臺，所述試樣設置在試樣承臺上，試樣承臺相對兩側分別設有定位鋼板，定位鋼板中部設有矩形應力孔，應力孔內設有與其間隙配合的X向加載板，X向加載板通過X向驅動裝置驅動，對試樣施加X向應力；定位鋼板間設有Y向加載板，Y向加載板通過Y向驅動裝置驅動，對試樣施加Y向應力；定位鋼板間還設有Z向加載板，Z向加載板設置在試樣承臺上方，Z向加載板通過Z向驅動裝置驅動，對試樣施加Z向動力或靜力荷載。本發明能夠對試樣施加不同約束力，來最大程度模擬路基填料的變形過程，以便為路基的設計提供更加準確的參數建議。

技術領域

本發明涉及巖土工程試驗領域，尤其涉及一種路基填料的三維變形試驗加載裝置及方法。

背景技術

無砟軌道在高速鐵路建設中應用越來越普遍，對沉降的控制要求也越來越嚴格，其中路基工后沉降控制已成為路基設計的關鍵，充分認識路基填料的變形特性是非常有必要的。目前對路基填料開展變形試驗采用的主要設備有三軸儀、直剪儀、MTS等，其中三軸儀可以對巖土體施加側向約束，使用最為廣泛。高速鐵路路基沿線路方向長度較大，在列車荷載和上部軌道結構荷載作用下變形相對較小，而沿垂直線路方向尺寸相對較小，其變形相對較大。但采用三軸儀在試驗過程中沒有考慮縱向和橫向的變形差異性，導致四周側向變形趨于一致，這顯然與工程實際情況嚴重不符。現有的路基填料試驗裝置沒有很好地模擬高速鐵路路基的變形特點，很難確保試驗數據的精準度。因此，亟須開發出一種可以更準確模擬粗粒土的變形特征的試驗裝置，以便為路基的設計提供更加準確的參數建議。

發明內容

本發明的目的是提供一種路基填料的三維變形試驗加載裝置及方法，能夠對試樣施加不同約束力來模擬現場路基填料的變形過程。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案是：一種路基填料的三維變形試驗加載裝置，可用于模擬方柱狀路基填料試樣的三維變形情況，包括水平設置的底板，底板中部凸出成形有矩形試樣承臺，所述試樣設置在試樣承臺上，試樣承臺相對兩側分別設有定位鋼板，定位鋼板間通過對拉螺桿固定，定位鋼板中部設有矩形應力孔，應力孔內設有與其間隙配合的X向加載板，X向加載板厚度大于定位鋼板厚度，X向加載板通過X向驅動裝置驅動，對試樣施加X向應力；定位鋼板間設有Y向加載板，Y向加載板垂直于定位鋼板，Y向加載板數量為兩個且分別設置在試樣承臺上端面兩側，Y向加載板通過Y向驅動裝置驅動，對試樣施加Y向應力；定位鋼板間還設有Z向加載板，Z向加載板設置在試樣承臺上方，Z向加載板通過Z向驅動裝置驅動，對試樣施加Z向動力或靜力荷載；

所述X向加載板、Y向加載板、Z向加載板與對應驅動裝置間均設有力傳感器；所述X向驅動裝置、Y向驅動裝置上均設有水平位移傳感器；所述Z向驅動裝置上設有豎向位移傳感器。

進一步的，還包括矩形支架，矩形支架上設有與各加載板對應的橫梁，所述X向驅動裝置/Y向驅動裝置分別設置在對應橫梁上；

所述X向驅動裝置/Y向驅動裝置均包括同軸設置的絲桿、傳動軸，以及套設在絲桿外的滾珠，絲桿一端連接有側向承壓板，側向承壓板通過力傳感器與對應加載板連接，所述水平位移傳感器設置在側向承壓板上，絲桿外還套設有彈簧，彈簧設置在滾珠與側向承壓板間；傳動軸為空心軸且一端套裝在所述滾珠外，傳動軸另一端與所述橫梁轉動連接，傳動軸通過正反轉帶動滾珠與絲桿滾動配合，使絲桿帶動側向承壓板沿其軸向做往復運動；

所述傳動軸外設有齒輪，所述橫梁上還設有平行于所述傳動軸的第一安裝軸和第二安裝軸，第一安裝軸上套設有與齒輪嚙合的粗調齒輪，第二安裝軸上套設有與齒輪嚙合的微調齒輪。

進一步的，還包括縱向支撐裝置，所述Z向驅動裝置設置在縱向支撐裝置上；