[發明專利]一種模擬基層材料脫空體侵蝕過程的試驗裝置

在審

• 申請號: 202211567965.X
• 申請日: 2022-12-08
• 公開（公告）號: CN115791490A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 戴軒;李朝;蔡靖;曹一凡;李岳
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/02
• 代理公司: 合肥昕華匯聯專利代理事務所(普通合伙) 34176
• 代理人: 祁娜

本發明公開了一種模擬基層材料脫空體侵蝕過程的試驗裝置，包括主試驗箱、試件本體和相機，所述主試驗箱的前側端固定設有為有機玻璃材質的可視面板，所述可視面板的中部固定設有水?集料流失管，所述水?集料流失管遠離主試驗箱位置的一端固定設有水力供給管，所述水力供給管的頂部固定設有用于輸送水源的供水管，所述主試驗箱的一端開設有用于排出滲漏水的出水口。本發明為研究機場道面或城市路面板底脫空區域的水?基層材料耦合沖刷侵蝕作用提供了一種直觀、可控、便于操作的試驗測試設備，有利于提升針對道面基層材料劣化區域性態演化的試驗研究水平，從而為道面板底脫空的預警與預防提供理論依據。

技術領域

本發明涉及道路工程試驗技術領域，具體為一種模擬基層材料脫空體侵蝕過程的試驗裝置。

背景技術

隨著人民生活水平不斷提高，我國汽車保有量不斷攀升，乘飛機出行的需求也越加旺盛，公路、機場等交通基礎設施面臨著極大的通行壓力。

水泥混凝土具有道面剛度大、耐高溫的特性，我國很多機場都采用其作為道面板的建設材料，其設計壽命為30年。然而，許多機場建設年代較為久遠，所采用的施工標準和規范已經不能滿足現在龐大的交通量的需要，隨著波音747、空客A380等重型飛機的出現，道面所受應力也不斷接近設計彎拉應力，道面板的剩余壽命常?？s短，其表現為未達到設計年限時就出現了多種難以修補的結構性病害，如道面開裂、角隅斷裂、道面錯臺、跑道陷坑等。而上述病害主要誘因大多為水-基層材料的耦合作用導致的板底脫空病害。

目前，由于道面結構性病害得到了廣泛關注，然而機場道面維護人員大多關注其發生后的修補過程，未能對其發展過程進行準確預測和及時地進行針對性治理，其根本原因在于病害的發展過程、性態演化規律未能從本質上得到揭示，道面病害的控制大多根據工程經驗，缺乏科學指標對其定量描述。目前，國內外對于道面板底脫空體發展規律的預測缺少相應的試驗設備對其進行系統性研究和測試。

在我國道路工程設計領域，各種針對水-基層材料耦合作用的試驗設備相繼得到開發，可針對不同的影響因素對基層材料的抗沖刷性能進行研究，代表性裝置分為兩類：以基于MTS平臺的泵吸型沖刷試驗裝置和直接對試件表面施加高壓水流的動水沖刷型試驗裝置。

然而上述試驗裝置著重考慮試件的抗沖刷性能，對基層材料在水流反復沖刷、侵蝕作用下其內部的脫空體的性態演化規律尚未有針對性的試驗裝置來進行研究，其性態發展過程及定量描述方法尚未揭示。

現有的兩類試驗裝置都存在以下明顯的不足之處：

第一、MTS平臺存在造價高、儀器規模較大、易損壞等缺點，且基于此制造出的試驗裝置的沖刷頭往往直接作用于試件表面，易造成試件的沖擊損壞，引發較大的試驗誤差；

第二、動水沖刷型試驗裝置雖然可以精確控制作用于試件表面的動水壓力，但是其沒有考慮實際交通荷載作用下引起的路面板底脫空體內的泵吸效應，難以模擬實際情況下的路面板底脫空體性態演變過程，盡管道面結構性病害頻發，針對道面板底脫空提出了一系列探測手段，針對道面基層材料沖刷試驗的各類設備也被研發，然而現有的試驗裝置都無法就道面板底脫空體在水-基層材料耦合作用下的性態演化發展過程進行模擬試驗，對其進行定量預測的評價方法仍尚待深入研究。

因此亟需開發一套能夠模擬基層材料脫空體性態演化發展過程的試驗裝置，對水-基層材料耦合作用引發的板底脫空病害問題開展系統性研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種模擬基層材料脫空體侵蝕過程的試驗裝置，以解決無法就道面板底脫空體在水-基層材料耦合作用下的性態演化發展過程進行模擬試驗的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：包括主試驗箱、試件本體和相機，所述主試驗箱的前側端固定設有為有機玻璃材質的可視面板，所述可視面板的中部固定設有水-集料流失管，所述水-集料流失管遠離主試驗箱位置的一端固定設有水力供給管，所述水力供給管的頂部固定設有用于輸送水源的供水管，所述主試驗箱的一端開設有用于排出滲漏水的出水口；