[發明專利]一種加筋碎石樁凍融循環單軸壓縮試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202011493722.7
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112482453A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 陳建峰;顧子昂
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D3/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發明涉及一種加筋碎石樁凍融循環單軸壓縮試驗裝置及試驗方法，該試驗裝置包括箱體、放置在箱體內且側部由透水的土工合成材料包裹的加筋碎石樁、注入所述箱體內的水、安裝在所述箱體上方且活動端抵住所述加筋碎石樁頂端的加壓機構，以及伸入箱體內的水的液位下方的冷凍循環機構。與現有技術相比，本發明能夠模擬外界真實環境溫度變化，可以快速實現加筋碎石樁的凍結過程，能根據試驗要求來模擬加筋碎石樁在凍融循環條件下的單軸壓縮，方便快捷，操作方法簡單，實用性強，便于推廣使用。

技術領域

本發明屬于巖土工程技術領域，涉及一種加筋碎石樁凍融循環單軸壓縮試驗裝置及試驗方法。

背景技術

我國擁有大面積的凍土區，占陸地國土面積的三分之二以上，其中季節性凍土區(季凍區)占陸地國土面積的53.5％，分布在賀蘭山至哀牢山一線以西的地區，以及此線以東、秦嶺-淮河線以北的廣大地區。季凍區分布有比較廣泛的濕地，面積約為3500萬公頃，約占我國濕地總面積的53％。加筋碎石樁是在土工合成材料套筒內填充碎石、礫石、砂等散體材料而制成，可顯著提高其在軟土地基中的承載能力、減少地基的沉降量、同時還可保持很好的豎向排水能力等特性。

由于粘結材料樁(如水泥土樁、混凝土樁等)會影響濕地土質、水質或地下水滲流環境，因此采用加筋碎石樁來處理濕地軟土地基處理是一個很好的選擇。但是，季凍區地基土體經歷凍結與融化兩種狀態，凍融循環會導致土體強度降低、沉降增大，是季凍區地基病害的最主要原因。季凍區凍融循環作用也會對加筋碎石樁樁體產生強度和變形的影響，因此，亟需一種試驗裝置和試驗方法來研究凍融循環作用下加筋碎石樁樁體的強度和變形特性。

發明內容

本發明的目的就是為了提供一種加筋碎石樁凍融循環單軸壓縮試驗裝置及試驗方法，能夠模擬外界真實環境溫度變化，可以快速實現加筋碎石樁的單向凍結過程，能根據試驗要求來模擬加筋碎石樁在凍融循環條件下的單軸壓縮，方便快捷，操作方法簡單，實用性強，便于推廣使用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明的技術方案之一提供了一種加筋碎石樁凍融循環單軸壓縮試驗裝置，包括箱體、放置在箱體內且側部由透水的土工合成材料包裹的加筋碎石樁、注入所述箱體內的水、安裝在所述箱體上方且活動端抵住所述加筋碎石樁頂端的加壓機構，以及伸入箱體內的水的液位下方的冷凍循環機構。

進一步的，所述的土工合成材料為土工織物或土工格柵。

進一步的，注入箱體內的水與加筋碎石樁的頂端面齊平。

進一步的，所述的箱體的頂部還設有箱蓋，該箱蓋通過銷釘封蓋在箱體上。

進一步的，所述的加壓機構包括布置在箱蓋上方的伺服系統、與所述伺服系統的活動端連接的傳力柱，以及抵住所述加筋碎石樁頂端的承壓板，所述的傳力柱的底端穿過所述箱蓋并連接所述承壓板。

進一步的，所述的加筋碎石樁內還預埋有溫度傳感器，所述的箱蓋上還設有溫度采集儀，該溫度采集儀還連接所述溫度傳感器，用于采集所述溫度傳感器反饋的溫度數據并顯示。

進一步的，所述的冷凍循環機構包括位于箱蓋上方的循環設備，以及置于所述箱體的液位下方并圍繞所述加筋碎石樁布置的硅膠管，所述硅膠管的兩端分別穿過所述箱蓋并連接所述循環設備，在硅膠管內通冷凍循環介質。

更進一步的，所述的冷凍循環介質為質量分數90％以上的高濃度乙二醇。

進一步的，所述的箱體內還設有隔熱保溫材料。

本發明的技術方案之二提供了一種加筋碎石樁凍融循環單軸壓縮試驗方法，其采用如上所述的試驗裝置實施，包括以下步驟：

(1)先在土工合成材料中分層放置碎石并壓實，制成加筋碎石樁，同時，在加筋碎石樁中預埋溫度傳感器，然后，將制好的加筋碎石樁放入箱體中；