[發(fā)明專利]模擬機(jī)場(chǎng)非飽和道基在動(dòng)靜荷載下的性能測(cè)試方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910471149.0
• 申請(qǐng)日: 2019-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN110082213A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉新宇;羅其奇;李強(qiáng);馬新巖;張升;盛岱超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué);北京新機(jī)場(chǎng)建設(shè)指揮部;中國(guó)民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08;G01N3/12;G01N3/24
• 代理公司: 長(zhǎng)沙永星專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 鄧淑紅

1.一種模擬機(jī)場(chǎng)非飽和道基在動(dòng)靜荷載下的性能測(cè)試方法，其特征在于：本方法設(shè)置模型箱，在模型箱內(nèi)填筑可真實(shí)模擬機(jī)場(chǎng)道基的道基土體和道面材料，將道基土體分層填筑，頂層和底層道基土體之間設(shè)置中間夾層，在各層土體中設(shè)置監(jiān)測(cè)設(shè)備，在模型箱頂部設(shè)置加載設(shè)備，改變中間夾層的含水量，通過(guò)加載設(shè)備模擬不同飛機(jī)類型荷載給道面施加不同的動(dòng)靜荷載，通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)道基的性能變化。

2.一種模擬機(jī)場(chǎng)非飽和道基在動(dòng)靜荷載下的性能測(cè)試裝置，其特征在于：它包括模型箱和加載裝置，模型箱為上開口的箱體，用于分層填筑非飽和道基土體和道面材料，模型箱側(cè)壁的中部有注水孔；加載裝置有兩套，每套加載裝置分別包括支撐架和荷載施加設(shè)備，兩支撐架平行布置，兩荷載施加設(shè)備分別固定于支撐架底面，支撐架的兩端分別固定于模型箱開口面兩側(cè)的支撐板上，通過(guò)荷載施加設(shè)備提供分層道基土體壓實(shí)荷載及施加道面荷載。

3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：所述模型箱為長(zhǎng)方體形箱體，其側(cè)板的中部安裝有可觀察道基土體沉降的可視化有機(jī)玻璃板。

4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于：所述模型箱采用側(cè)板模塊和底板模塊的拼裝式結(jié)構(gòu)，側(cè)板模塊包括安裝骨架及固定于其內(nèi)側(cè)的側(cè)板，底板模塊包括安裝骨架及固定于其頂面的底板，側(cè)板模塊和底板模塊拼裝后進(jìn)行防滲漏處理。

5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：所述注水孔處連接有內(nèi)螺紋套管，內(nèi)螺紋套管配套有止水螺栓。

6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于：所述支撐板有兩塊，其下側(cè)有加強(qiáng)梁，對(duì)稱固定于模型箱一對(duì)側(cè)板模塊安裝骨架的頂部。

7.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：所述荷載施加設(shè)備包括靜荷載施加設(shè)備氣缸或者油缸或者電動(dòng)推桿或者液壓千斤頂，還包括動(dòng)荷載施加設(shè)備激振器。

8.一種利用權(quán)利要求7所述裝置進(jìn)行機(jī)場(chǎng)非飽和道基動(dòng)、靜荷載下性能測(cè)定的方法，裝置需配套監(jiān)測(cè)設(shè)備多點(diǎn)位移計(jì)、微型土壓力計(jì)、TDR探針、張力計(jì)和微型透地雷達(dá)，包括以下步驟：

一、靜荷載條件下的道基性能測(cè)試

(1)制作滿足試驗(yàn)要求的模型箱，準(zhǔn)備試驗(yàn)所需的道基土體和道面材料，給荷載施加設(shè)備配置加載板；

(2)將設(shè)定厚度對(duì)應(yīng)的底層道基土體裝入模型箱中，在土體中設(shè)置多個(gè)微型土壓力計(jì)和多點(diǎn)位移計(jì)，將土體表面整平后鋪上壓實(shí)板；

(3)通過(guò)靜荷載施加設(shè)備給壓實(shí)板加載將底層土體壓實(shí)后移走壓實(shí)板；

(4)在底層壓實(shí)土體表面鋪設(shè)防水膜，從注水孔處插入注水導(dǎo)管，往模型箱內(nèi)裝入設(shè)定厚度對(duì)應(yīng)的中間夾層道基土體，在土體中分別均布多個(gè)微型土壓力計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)、TDR探針和張力計(jì)，將土體表面整平后鋪上壓實(shí)板，重復(fù)步驟(3)的操作后鋪設(shè)防水薄膜；

(5)將設(shè)定厚度對(duì)應(yīng)的頂層道基土體裝入模型箱中，在土體中設(shè)置多個(gè)微型土壓力計(jì)和多點(diǎn)位移計(jì)，將土體表面整平后鋪上壓實(shí)板，重復(fù)步驟(3)后鋪設(shè)道面材料并養(yǎng)護(hù)至道面結(jié)構(gòu)成型；

(6)將各土層中設(shè)置的監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)線接入動(dòng)靜態(tài)測(cè)試分析系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行調(diào)試，確保各監(jiān)測(cè)設(shè)備處于正常狀態(tài)；

(7)確定幾何相似比，根據(jù)幾何相似比和選定的飛機(jī)類型對(duì)應(yīng)的兩主起落架荷載作用點(diǎn)之間的間距在模型箱頂部安裝固定兩加載裝置的支撐架；

(8)根據(jù)設(shè)定的不同含水量，逐次往中間夾層土體中注水，每次注水在TDR探針的讀數(shù)達(dá)到相應(yīng)設(shè)定的含水量時(shí)停止，每次注水結(jié)束后使荷載施加設(shè)備通過(guò)加載板給道面分級(jí)加載至設(shè)定的靜荷載并記錄各監(jiān)測(cè)設(shè)備反映的測(cè)試數(shù)據(jù)；

(9)卸去加載裝置，使用微型透地雷達(dá)在道面的表面進(jìn)行無(wú)損探測(cè)，收集波形；

(10)移去微型探測(cè)雷達(dá)，選定另一飛機(jī)類型，重新安裝加載裝置，根據(jù)幾何相似比和該飛機(jī)類型兩主起落架荷載作用點(diǎn)之間的間距調(diào)整兩支撐架之間的間距，重復(fù)步驟(8)和(9)；

二、動(dòng)荷載條件下的道基性能測(cè)試

(11)將荷載施加設(shè)備更換成動(dòng)荷載施加設(shè)備，重復(fù)步驟(8)-(10)；

三、分析

依據(jù)每次加載時(shí)各監(jiān)測(cè)設(shè)備反映的測(cè)試數(shù)據(jù)繪制荷載-位移曲線、荷載-土壓曲線、荷載-含水量變化曲線、荷載-基質(zhì)吸力變化曲線，根據(jù)曲線分析機(jī)場(chǎng)非飽和道基性能演化規(guī)律；同時(shí)根據(jù)微型透地雷達(dá)測(cè)得的波形圖分析道基積水區(qū)分布以及道基隱蔽災(zāi)害，將波形圖上顯示的道基積水區(qū)與TDR探針實(shí)測(cè)含水量分布進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證該方法的可行性，為機(jī)場(chǎng)非飽和道基長(zhǎng)期服役性能感知與災(zāi)害防治措施制定提供技術(shù)依據(jù)。