強度衰減路基變形和應力變化規律試驗模型的製作方法

2023-06-08 12:30:31

專利名稱：強度衰減路基變形和應力變化規律試驗模型的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種土建技術，尤其是一種強度衰減路基變形和應力變化規律試驗模型。
背景技術：
路基穩定性主要包含路基不均勻沉降和路基邊坡的穩定。對路基不均勻沉降的研究主要集中在分析不均勻沉降的原因及其對路面結構層受力的影響；對路基邊坡穩定性的分析主要集中在邊坡穩定性的計算方法及穩定性的影響因素等方面，且對降雨條件下考慮非飽和土體基質吸力作用及邊坡滲流作用的研究較多。但缺乏對粉土路基在毛細水上升造成路基強度衰減的條件下其穩定性規律性的認識，沒有針對強度衰減路基造成的病害提出適當的加固技術，對公路運營期間的預防性養護管理缺乏指導意義。現階段主要是通過理論分析、數值計算和部分現場試驗等手段對路基穩定性進行研究。由於理論分析和數值計算受參數選定、模型選取、本構關係等因素的影響極大，分析結果的合理性和代表性較難確定。現場試驗工作受建設工期、環境因素、人為因素等方面影響較大，難以對研究內容進行控制變量的多工況試驗分析。因此進行室內模型試驗不僅能夠有效驗證理論計算結果並進行可控的規律性探討，還能夠對相關技術及其實施工藝進行優化設計和改進提高。

實用新型內容本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種強度衰減路基變形和應力變化規律試驗模型。為實現上述目的，本實用新型採用下述技術方案一種強度衰減路基變形和應力變化規律試驗模型，包括模型體，所述模型體內為空腔結構，該空腔結構通過一豎直隔斷分成兩部分，一部分為豎向水井，另一部分底部鋪設有一層碎石墊層，且碎石墊層與豎向水井底部連通，碎石墊層上面設有與半幅路基構造相同的粉土路基。所述粉土路基的邊坡坡率為I : 1.5。本實用新型的模型材料及尺寸原型和模型的相似常數包括幾何相似常數^ = LP/Lffl位移相似常數CS = 8p/Sffl應力相似常數C。= op/om 應變相似常數= Ip/Im重度相似常數CY = Yp/ Ym 彈模相似常數CE = (Es)p/(Es)m泊松比相似常數:CU = UpAidi 粘聚力相似常數Cc = CP/Cm內摩擦角相視常數-.。9=%丨(Pm若將應力、應變、位移分別代入結構平衡方程、幾何平衡方程和物理平衡方程可得如下相似準則[0016]ClC^ = C5 QCe = C0通過查閱大量文獻資料，由於道路工程的填土彈性模量很小，很難根據彈性模量相似找到替代的材料，所以在大型的道路工程相關的模型試驗中，往往採用原狀土進行試驗，所以本實驗模型採用實體工程所用的填料，則Cy = UCg = I、Cf = I、Cu = UcV =1。同時為協調路基材料相似比，試驗中加固用鋼管樁及注漿材料也於實際工程相同。路基為帶狀結構物，受力狀態屬於平面應變問題；同時，常見路堤為對稱形式，因此可選用半幅路基進行試驗研究；填土路基的聞度雖各不相同，但是路基強度裳減後，路基在車輛荷載作用下具有相似的受力特徵。因此，本實驗模型選用常見路基結構形式及尺寸(路基長度12m;半幅路基頂面寬度12m;填土高度7. 5m;邊坡坡率1 I. 5)，取幾何相似常數=Clj = I : 3,因此，試驗|旲型尺寸為路基長度3m ;半幅路基頂面寬度3m ;填土聞度2. 5m ;邊坡坡率1 I. 5。試驗用微型鋼管樁也遵循該幾何相似係數。模型路基採用粉土分層填築並夯實；為模擬地下水及毛細水上升現象，模型路基的地基開始首先填築20cm的碎石墊層，碎石墊層與豎向水井聯通，通過豎向水井的水位變化，模擬地下水位的波動，從而實現模型路基不同高度含水量的變化。路基在工後運營過程中含水量的情況表明，路基在運營初期基本處於最佳含水量狀態，以後路基在長期運營過程中，由於降雨和地下水的毛細水上升等因素的影響，路基含水量增大，是路基強度衰減的主要原因。通過對現場病害路段的地質鑽探，運營多年後路基含水量通常在20% -30%。因此，試驗方案設計三種工況分別進行加載試驗，如表I所示，分別測試新築路基、強度衰減路基、灌漿微型樁加固路基三種工況的路基的受力特徵，分析路基的變形和應力變化規律。表I試驗方案
權利要求1.一種強度衰減路基變形和應力變化規律試驗模型，其特徵在於，包括模型體，所述模型體內為空腔結構，該空腔結構通過一豎直隔斷分成兩部分，一部分為豎向水井，另一部分底部鋪設有一層碎石墊層，且碎石墊層與豎向水井底部連通，碎石墊層上面設有與半幅路基構造相同的粉土路基。
2.根據權利要求I所述的模型，其特徵在於，所述粉土路基的邊坡坡率為I: 1.5。
專利摘要本實用新型涉及一種強度衰減路基變形和應力變化規律試驗模型，包括模型體，所述模型體內為空腔結構，該空腔結構通過一豎直隔斷分成兩部分，一部分為豎向水井，另一部分底部鋪設有一層碎石墊層，且碎石墊層與豎向水井底部連通，碎石墊層上面設有與半幅路基構造相同的粉土路基。本實用新型能夠分析強度衰減路基的受力與變形特徵以及袖管注漿微型樁的加固機理，明確袖管微型樁注漿加固技術對提高路基承載力、防止不均勻沉降以及提高邊坡的穩定性的效果，為路基加固維修提供合理的技術借鑑和理論指導。
文檔編號G01N3/32GK202372418SQ20112053167
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者宋修廣, 莊培芝, 張宏博, 張慶濤, 張愷, 朱登元, 管延華, 郭瑞 申請人:山東大學