[发明专利]一种冲击碾压模型试验装置及其用途

说明书

技术领域

本发明属于土工模型试验研究技术领域，涉及一种冲击碾压模型试验装置及其用途。

背景技术

冲击碾压法是目前广泛应用的一种浅层地基处理方法，对冲击碾压加固技术的研究，多限于现场试验和工程经验的分析，对其加固机理还不是十分明确，因此，借助室内模型试验，是进行冲击碾压微观机理研究十分有效的方法。

模型试验的难点在于模型与原型的相似分析，如何建立恰当的试验模型。冲击碾压加固技术具有独特的施工工艺，模型试验的关键是对施工机具做出模拟，使其能够合理的反映实际作用过程。目前的冲击压路机类型繁多，但基本都由牵引装置、缓冲机构以及冲击轮组成。牵引装置提供动力并可改变运行速度，缓冲机构是冲击压路机的重要组成机构，冲击轮的形状主要有三边形、四边形、五边形等多种。冲击碾压法适用于多种土性、不同施工要求的地基处理和加固，其对土体的作用较为复杂，通常认是一个为“揉搓-碾压-冲击”的过程。由于该法机理研究和模型试验的复杂性，目前尚无成熟的模型试验方案。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷提供一种可进行土体冲击碾压研究的模型试验装置及其用途。

本发明的装置能够模拟不同影响因素下冲击压路机冲击碾压地基土的过程，便于结合各种测试设备观测分析冲碾过程中土体的作用机制，为阐明冲击碾压法的加固机理提供一条行之有效的途径。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种冲击碾压模型试验装置，包括试验控制箱、牵引装置、滑动导轨、冲击轮、试验箱和主框架，其中所述的牵引装置包括交流电动机、拉索、引导滑轮和滑轮撑杆，其中所述拉索的一端固定在交流电动机的绕线滑轮上，另一端与连接固定块相连，所述的引导滑轮通过滑轮撑杆安装在支架上；所述的滑动导轨包含平行且水平的两根光杆，光杆的顶端焊接有套筒，每根光杆通过套筒由两根与地面垂直的支架分别固定在试验箱上方的两侧，所述的冲击轮的轮轴通过连杆与摇臂相连。

所述的试验控制箱包括控制面板、测试控制开关、测试开关、牵引速率控制器，其中，测试控制开关、测试开关、牵引速率控制器通过控制面板进行集成控制。所述的试验控制箱控制试验过程牵引装置的启动和停止，能够按照试验要求改变牵引速率；

所述的测试控制开关安装在滑动导轨的左端，用于控制实验过程的断路。

所述的测试开关用于启动交流电动机，通过缓冲弹簧自动触发测试控制开关，可实现交流电动机断路，牵引速率控制器可以调节交流电动机的牵引速率。

所述的交流电动机的转轴上装有绕线滑轮，其绕线速率应当与试验控制速率相匹配。

所述的交流电动机与试验控制箱内的测试控制开关和测试开关连接，可控制交流电动机的通断。

所述的拉索为直径1.5～2mm的细钢索，其一端固定在电动机的绕线滑轮上，另一端与滑动横杆连接，实现对冲击轮的牵引运动。

所述的引导滑轮安装在滑轮撑杆上，滑轮撑杆两端搭接有套筒，穿套固定在支架上。

所述的测试控制开关和交流电动机由导线连接到试验控制箱内，实现集成自动控制。

所述滑动导轨的光杆上分别穿套有缓冲弹簧；所述的滑动导轨可限定冲击轮的运动轨迹，确保稳定的直线运动。

所述的滑动导轨上套有滑动套筒，可在滑动导轨上自由滑动，两根滑动导轨的滑动套筒与滑动横杆的两端嵌套。

所述滑动导轨表面光滑，滑动横两端有滑动套筒，以期尽量减小摩擦，滑动导轨上套设有缓冲弹簧，缓冲弹簧随滑动套筒运动到最左端时，可碰触到测试控制开关，以此自动控制试验断路。

所述的滑动横杆的中部穿套有固定连接块并通过螺丝紧固，固定连接块与拉索的一端连接。所述的固定连接块呈圆筒状，起到连接拉索和限定摇臂位置的作用，上述装置均可拆卸。

所述的冲击轮按照所模拟的冲击压路机，依据一定的相似比例加工而成，所述的冲击轮的轮轴通过连杆与摇臂相连可以较好的模拟冲击压路机的缓冲装置；

所述的连杆由螺丝固定在冲击轮的轮轴上，所述的摇臂和连杆由横轴连接。这样的设计可约束冲击轮前进时的左右摆动，但却不限制其在运动方向上的自由冲击，实现了冲击压路机缓冲装置的作用。

所述试验箱由刚性板制成，尺寸依据试验需要定制，箱体前方面板上预留60cm×50cm的观察窗，观察窗由钢化玻璃制成，试验箱的左右两侧板略低于前后侧板，其外侧各安装一个试验平台。所述的试验箱用于盛装试验土样，为模型试验提供客体环境，便于实验过程的观测与数据采集。