一種基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置及研究方法
2023-12-05 06:41:01 1
專利名稱：一種基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置及研究方法
技術領域：
本發明涉及離散顆粒體系的研究分析，特別涉及一種基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置及研究方法。
背景技術：
目前國內外研究碎石墊層破壞模式著重於宏觀力學方面，而微觀方面的研究處於欠缺狀態。傳統墊層破壞模式的研究從力學機理方面，需要一定的數學力學功底和一些空間思維想像力，因此不夠形象具體。而從微觀方面來研究離散顆粒碎石墊層破壞模式，利用數字照相量測技術分析出墊層顆粒的位移場、應變場及剪切帶，非常直觀形象，因此有著非常重要的學術價值。這是對傳統墊層破壞模式研究提出的一種創新，為墊層研究方面開闢了一個新領域。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置。本發明的另一個目的是提供一種基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的研究方法。本發明採用的技術方案為一種基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置，包括模型箱、模型樁、碎石墊層、砂土、位移量測百分表、鋼板承臺、加載裝置和用於拍攝碎石墊層圖片的高解析度數位相機，所述模型箱為上部開口箱體，箱體正面為透明鋼化玻璃，箱體內放置有模型樁，箱體內設置有砂土，砂土的高度為模型樁樁頂的高度，砂土上面設置有碎石墊層，碎石墊層的厚度為模型樁直徑的兩倍，碎石墊層上面設有鋼板承臺，鋼板承臺上設有加載裝置和位移量測百分表。作為優選，所述模型樁模型樁採用實心半模樁。作為優選，所述加載裝置為千斤頂和反力架。一種採用上述試驗裝置的基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的研究方法，包括以下步驟(I)將模型樁放置到模型箱內貼近透明鋼化玻璃，模型箱內落砂土製樣到模型樁樁頂位置時，停止落砂，並將砂土的上表面整平；(2)在模型樁樁頂鋪設經過散斑處理的碎石墊層制樣，碎石墊層鋪設厚度為模型樁直徑的兩倍，整平碎石墊層表面；(3)然後依次布置鋼板承臺和加載裝置，使用液壓油磅控制加載裝置，鋼板承臺上架設位移量測百分表量測加載位移；(4)透明鋼化玻璃前架設高解析度數位相機，對加載過程中的碎石墊層顆粒進行追蹤拍攝，利用圖像相關處理軟體分析試驗拍攝照片，對碎石墊層顆粒進行變形量測與解釋，分析墊層破壞模式。
有益效果本發明的墊層破壞模式的研究方法包括試驗裝置，細觀圖像拍攝方法，細觀墊層分析方法，從微觀方面來研究離散顆粒碎石墊層破壞模式，利用數字照相量測技術分析出墊層顆粒的位移場、應變場及剪切帶，非常直觀形象，因此有著非常重要的學術價值。這是對傳統墊層破壞模式研究提出的一種創新，為墊層研究方面開闢了一個新領域。
圖I為本發明試驗裝置結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明。如圖I所示，一種基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置，包括模型箱、模型樁I、碎石墊層2、砂土 3、位移量測百分表4、鋼板承臺6、加載裝置和用於拍攝碎石墊層圖片的高解析度數位相機，所述模型箱為上部開口箱體，箱體正面為透明鋼化玻璃，箱體內放置有模型樁1，箱體內設置有砂土 3，砂土 3的高度為模型樁I樁頂的高度，砂土 3上面設置有碎石墊層2，碎石墊層2的厚度為模型樁I直徑的兩倍，碎石墊層2上面設有鋼板承臺6，鋼板承臺6上設有加載裝置和位移量測百分表4。本發明使用室內模型試驗，試驗模型箱正面為20mm厚的透明鋼化玻璃，其餘四面為IOmm後的鋼板。試驗加載使用千斤頂5及反力架7，箱體上部設有反力架7，用於固定加荷設備。模型樁I採用實心半模樁，碎石墊層2採用級配碎石，碎石墊層2上覆鋼板承臺，加壓時通過鋼板承臺6傳遞荷載。一種採用上述試驗裝置的基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的研究方法，包括以下步驟(I)將模型樁放置到模型箱內貼近透明鋼化玻璃，模型箱內落砂土製樣到模型樁樁頂位置時，停止落砂，並將砂土的上表面整平；(2)在模型樁樁頂鋪設經過散斑處理的碎石墊層制樣，碎石墊層鋪設厚度為模型樁直徑的兩倍，整平碎石墊層表面；(3)然後依次布置鋼板承臺和加載裝置，使用液壓油磅控制加載裝置，鋼板承臺上架設位移量測百分表量測加載位移；(4)透明鋼化玻璃前架設高解析度數位相機，對加載過程中的碎石墊層顆粒進行追蹤拍攝，利用圖像相關處理軟體分析試驗拍攝照片，對碎石墊層顆粒進行變形量測與解釋，分析墊層破壞模式。本發明的墊層細觀圖像拍攝方法採用1210萬有效象素、5倍光學變焦的尼康單反D700數位相機(圖像最大解析度為4256X2832)拍攝獲取墊層圖片。一般來說，圖像的解析度越高，所能識別的最小變形精度越高，因而能捕獲墊層顆粒微小的位移變化。本次拍攝能達到的精度約為0. lmm/pixel.輔助攝像設備有冷光燈、三角架、遙控器。試驗過程中各張照片的光線不能有太大變化，相機和燈光的位置在整個試驗過程中應保持固定且不能晃動。本發明的細觀墊層顆粒分析方法採用無標點法數字照相，對墊層顆粒染色制斑，利用圖像相關分析，對墊層顆粒進行變形量測與解釋，分析墊層破壞模式。
應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。本實施例中未 明確的各組成部分均可用現有技術加以實現。
權利要求
1.一種基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置，其特徵在於包括模型箱、模型樁、碎石墊層、砂土、位移量測百分表、鋼板承臺、加載裝置和用於拍攝碎石墊層圖片的高解析度數位相機，所述模型箱為上部開口箱體，箱體正面為透明鋼化玻璃，箱體內放置有模型樁，箱體內設置有砂土，砂土的高度為模型樁樁頂的高度，砂土上面設置有碎石墊層，碎石墊層的厚度為模型樁直徑的兩倍，碎石墊層上面設有鋼板承臺，鋼板承臺上設有加載裝置和位移量測百分表。
2.根據權利要求I所述的一種基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置，其特徵在於所述模型樁模型樁採用實心半模樁。
3.根據權利要求I所述的一種基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置，其特徵在於所述加載裝置為千斤頂和反力架。
4.一種採用權利要求I試驗裝置的基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的研究方法，其特徵在於包括以下步驟 (1)將模型樁放置到模型箱內貼近透明鋼化玻璃，模型箱內落砂土製樣到模型樁樁頂位置時，停止落砂，並將砂土的上表面整平； (2)在模型樁樁頂鋪設經過散斑處理的碎石墊層制樣，碎石墊層鋪設厚度為模型樁直徑的兩倍，整平碎石墊層表面； (3)然後依次布置鋼板承臺和加載裝置，使用液壓油磅控制加載裝置，鋼板承臺上架設位移量測百分表量測加載位移； (4)透明鋼化玻璃前架設高解析度數位相機，對加載過程中的碎石墊層顆粒進行追蹤拍攝，利用圖像相關處理軟體分析試驗拍攝照片，對碎石墊層顆粒進行變形量測與解釋，分析墊層破壞模式。
全文摘要
本發明公開了一種基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的試驗裝置，包括模型箱、模型樁、碎石墊層、砂土、位移量測百分表、鋼板承臺、加載裝置和用於拍攝碎石墊層圖片的高解析度數位相機，所述模型箱為上部開口箱體，箱體正面為透明鋼化玻璃，箱體內放置有模型樁，箱體內設置有砂土，砂土的高度為模型樁樁頂的高度，砂土上面設置有碎石墊層，碎石墊層的厚度為模型樁直徑的兩倍，碎石墊層上面設有鋼板承臺，鋼板承臺上設有加載裝置和位移量測百分表。本發明還公開了一種基於離散顆粒碎石墊層破壞模式的研究方法。本發明從微觀方面來研究離散顆粒碎石墊層破壞模式，利用數字照相量測技術分析出墊層顆粒的位移場、應變場及剪切帶，非常直觀形象。
文檔編號G01N3/14GK102749251SQ201210256639
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月24日 優先權日2012年7月24日
發明者朱小軍, 趙學亮, 龔維明 申請人:東南大學