[发明专利]一种多功能大型路基实验系统及实验方法

说明书

本发明公开了一种多功能大型路基实验系统及方法，包括实验箱、驱动装置、刚性桩、千斤顶，实验箱的顶部开口，箱体的其中一个侧板通过一个驱动装置驱动其沿着位于其下边缘的轴旋转；实验箱底部的底板包括两种，一种是直接与侧面相连的整体底板；一种是与刚性桩配合的升降式底板；千斤顶用于驱动升降式底板上下移动；刚性桩包括两种，一种是顶部和底部均封闭的一体式圆柱形空心钢柱，另外一种是顶部通过千斤顶驱动，底部封闭的圆柱形空心钢柱。

技术领域

本发明提出了一种多功能大型路基实验系统及实验方法，属于土木工程领域。

背景技术

由于我国幅员辽阔，自然环境复杂多样，形成了各具特色的地理区域，导致在修筑高速公路时常会遇到各种复杂的地质现象，为路基填筑带来一系列难题，例如在我国部分地区广泛分布着地下溶洞，在岩溶地区进行路基填筑时，由于地下水腐蚀土体，会引起路基土体内部充填物下沉，进而导致上部建筑变形，使线路纵横断面高低不平，破坏线路的平顺性。

岩溶的存在还会使该段路基全部或部分悬空，将极大地降低路基使用的安全性和可靠性。此外，道路运营过程中，路基边坡在其自重以及上部荷载作用下常发生滑动或崩塌破坏。大规模的边坡岩、土体破坏能引起交通中断，建筑物倒塌，江河堵塞，水库淤填，给人民生命财产带来巨大损失。研究路基病害原因和产生机理，有助于预测路基病害的破坏时间、规模，以及危害程度，事先采取防治措施，减轻地质灾害，使路基设计达到安全、经济的目的。

发明内容

为了实现上述目标，本发明提出了一种多功能大型路基实验系统，能够完成路基边坡破坏和岩溶地区路基破坏的模型实验及其机理研究，以及刚性桩复合地基中土拱效应的研究，构造简单，操作方便，拥有广阔的开发前景和应用价值。

本发明采用的技术方案如下：

一种多功能大型路基实验系统，包括实验箱、驱动装置、刚性桩、千斤顶，所述实验箱的顶部开口，箱体的其中一个侧板通过一个驱动装置驱动其沿着位于其下边缘的轴旋转；实验箱底部的底板包括两种，一种是直接与侧面相连的整体底板；一种是与刚性桩配合的升降式底板；所述的千斤顶用于驱动升降式底板上下移动；

所述的刚性桩包括两种，一种是顶部和底部均封闭的一体式圆柱形空心钢柱，另外一种是顶部通过千斤顶驱动，底部封闭的圆柱形空心钢柱。

进一步的，在进行边坡失稳实验时，所述的实验箱的底部为一个与侧面相连的整体式钢板。

进一步的，在进行刚性桩复合地基中土拱效应实验时，所述的实验箱的转动侧板垂直固定，所述实验箱的底部设置多个所述的刚性桩，且刚性桩之间设置所述升降式底板，所述的底板通过所述的千斤顶驱动；

进一步的，所述的底板设置成四块，四块底板结构完全相同，四块底板和多个刚性桩拼装在一起正好覆盖箱体的底部。

进一步的，在岩溶地区路基破坏的模型实验时，所述的实验箱的转动侧板垂直于底板固定，且所述实验箱的底部设置多个所述的刚性桩，且刚性桩之间设置所述升降式底板，所述的底板通过所述的千斤顶驱动；其中一个刚性桩的顶部设置一块直径与空心钢管内径相同的顶板，并用千斤顶支撑。

进一步的，所述的驱动装置为龙门吊，利用龙门吊控制其中一个侧板旋转。

利用上述装置进行边坡失稳实验的方法如下：

进行边坡失稳实验，先将实验箱的旋转侧板与实验箱上端固定，且将实验箱底部用底板封闭，然后将路基填料分层填筑于实验箱中，且每填筑设定距离层就铺设土工格栅作为路基边坡加筋材料；待路基土填筑并压实后，松开实验箱旋转侧板的上部螺栓，并利用龙门吊控制该侧板匀速旋转，模拟边坡失稳破坏过程；侧板旋转过程中记录边坡的变化过程，并在旋转结束后观察路基边坡的滑裂破坏面。

利用所述的多功能大型路基实验系统进行刚性桩复合地基中土拱效应的模型实验的方法，如下：