[發明專利]列車荷載作用下坎兒井地基塌陷的模型試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202010528456.0
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111636361A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 劉先峰;張炎飛;李曉辰;袁勝洋;陳偉志;潘高峰;楊文騰;陽劍;高澤飛;陳志明;蔣關魯
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

1.一種列車荷載作用下坎兒井地基塌陷的模型試驗裝置，其組成是：

無蓋的試驗箱體(1)的前面為有機玻璃板(1a)，其余各面為鋼板；所述的試驗箱體(1)內填筑有地基土(2)，地基土(2)內埋設有模擬坎兒井暗渠塌陷變形的充滿水的水袋(3)，所述的水袋(3)由橡膠制成，呈圓柱體、端面靠近有機玻璃板(1a)；

所述的地基土(2)表面的中部鋪設有混凝土墊板(4)，混凝土墊板(4)上表面的中部與千斤頂(5)的下端相連；千斤頂(5)的上端與反力架(13)相連；

所述的混凝土墊板(4)上固定有測試地基整體位移的位移計(10)，地基土(2)內放置多個土壓力盒(6)，插入試驗箱體(1)的水管(7)的管口與水袋(3)相連，試驗箱體(1)外部的水管(7)上還設置有水壓力計(9)和電磁閥(8)；地基土(2)內還均勻分布有多個示蹤粒子，試驗箱體(1)的前方設置有粒子圖像測速裝置(11)；所述的位移計(10)、土壓力盒(6)、電磁閥(8)、水壓力計(9)、粒子圖像測速裝置(11)均與計算機電連接。

2.根據權利要求1所述的一種列車荷載作用下坎兒井地基塌陷的模型試驗裝置，其特征在于：所述的試驗箱體(1)的鋼板的內壁還設有泡沫板(12)。

3.根據權利要求1所述的一種列車荷載作用下坎兒井地基塌陷的模型試驗裝置，其特征在于：所述的地基土(2)內放置多個土壓力盒(6)的具體方式是，所述的土壓力盒(6)為9個，按3行3列的方式均勻分布于水袋(3)的上方，中間一列的土壓力盒(6)位于水袋(3)的正上方。

4.一種使用權利要求1、2或3所述的列車荷載作用下坎兒井地基塌陷的模型試驗裝置，對列車荷載作用下坎兒井地基塌陷進行模擬試驗的方法，其步驟為：

A：計算機讀取并記錄位移計(10)、土壓力盒(6)和水壓力計(9)的數據，得到地基土(2)的初始位置和地基土(2)的初始土壓力和水袋(3)的初始壓力；

B：由千斤頂(5)通過混凝土墊板(4)對地基土(2)逐級施加靜載荷，每級靜載荷至少保持50s，50s后計算機讀取并記錄本級靜載荷下，位移計(10)、土壓力盒(6)和水壓力計(9)的數據，得到各級靜載荷的地基土(2)的位移和地基土(2)的土壓力和水袋(3)的壓力；當靜載荷達到設定的列車等效荷載值時，靜載荷始終保持；

C：計算機控制電磁閥(8)，使得水袋(3)的水以每分鐘流出水袋(3)1％的水量向外排出，直至排水量達到水袋體積20％～30％止,水袋(3)的頂面緩慢下沉,以模擬地下暗渠緩慢塌陷；同時，粒子圖像測速裝置(11)每分鐘進行一次拍照，并將拍照數據上傳至計算機；

D：計算機控制電磁閥(8)，使得水袋(3)的水以每分鐘流出水袋(3)5％水量的流速向外排出，直至水袋(3)的水排完，以模擬地下暗渠迅速坍塌；同時，粒子圖像測速裝置(11)每分鐘進行一次拍照，并將拍照數據上傳至計算機；

E：千斤頂(5)回縮，卸去對地基土(2)的載荷，然后粒子圖像測速裝置(11)進行最后一次拍照，試驗完成。