[发明专利]土石料填筑体长期变形模拟试验装置及其模拟方法

说明书

本发明公开了一种土石料填筑体长期变形模拟试验装置及其模拟方法，其中装置包括支撑装置、水循环系统和加载时与支撑装置接触、并延伸至模型箱内对模型箱内的土石料填筑体施加竖向载荷的加载装置，所述支撑装置上设置有模型箱；所述加载装置上设置有采集土石料填筑体竖向压缩变形量的采集装置；所述水循环系统通过供水管给模型箱内土石料填筑体提供浸泡试验的水，所述模型箱的底板上连接有用于排出浸泡土石料填筑体的水的回水管。

技术领域

本发明涉及土石料长期变形研究领域，具体涉及一种土石料填筑体长期变 形模拟试验装置及其模拟方法。

背景技术

山区及丘陵区的高速公路、高速铁路、机场、土石坝和经济技术开发区建 设，出现了大量利用开挖基岩获得的土石料，进行填筑形成的高填方路基与高 边坡、高填方场道与高边坡和高土石坝与高边坡，即土石料高填筑体。如高速 公路路基填筑体及边坡已超过50m，机场场道填筑体边坡高度已超过150m，挡 水土石坝填筑体已超过310m。

开挖基岩所获得的土石料颗粒粒径变化大且难以控制，致使其力学性质复 杂。土石料高填方体除了在施工阶段发生变形外，工后还会发生长期的沉降变 形甚至坍塌、滑坡，对人民的生命财产及地区的经济发展造成严重影响。特别 是基岩多为软弱泥质岩的地区，由于其强度低、抗风化抗崩解能力差，土石料 填筑体的长期沉降变形问题更是十分明显。

我国对西南地区的基础建设注入越来越多的重视和投入，然而西南地区多 为山区、丘陵地带，在这些地方进行大规模的工程建设时，往往需要高填深挖。 由于地形所限，高填方工程不可避免地需要大量使用开挖基岩获得的土石填料， 且土石填料中多包含大粒径的块石等。

土石填料能够安全有效地使用取决于是否充分认识土石料填筑体长期变形 及影响因素作用机理。目前研究认为其长期变形的因素除了常规的流变变形外， 集中在以下几点：①与地下水有关的大块径软化；②与温度、含水量有关的大 块径风化；③与工程荷载反复作用有关的大块径碎裂化。

如何有效评价土石填料长期变形及其影响因素作用机理，已成为高填方工 程建设中的一项重要课题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的土石料填筑体长期变形模拟试 验装置及其模拟方法能够对不同粒径土石填料筑体在持续加载、反复浸泡情况 下模拟土石料填筑体长期变形。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种土石料填筑体长期变形模拟试验装置，其包括支撑装 置、水循环系统和加载时与支撑装置接触、并延伸至模型箱内对模型箱内的土 石料填筑体施加竖向载荷的加载装置，所述支撑装置上设置有模型箱；所述加 载装置上设置有采集土石料填筑体竖向压缩变形量的采集装置；所述水循环系 统通过供水管给模型箱内土石料填筑体提供浸泡试验的水，所述模型箱的底板 上连接有用于排出浸泡土石料填筑体的水的回水管。

进一步地，土石料填筑体长期变形模拟试验装置还包括给模型箱内的土石 料填筑体提供热空气和/或冷空气的风循环系统。

进一步地，加载装置包括至少一个加载时与支撑装置接触、用于提供竖向 载荷的千斤顶，每个千斤顶的动力输出端连接有一用于将千斤顶的点载荷传递 为线载荷的U形槽钢连接，所有U形槽钢均与一将线载荷传递为面载荷、且施 加载荷时与模型箱内的土石料填筑体接触的加载顶板固定连接。

进一步地，加载顶板上开设有若干供供水管输出的水流入模型箱内浸泡土 石料填筑体的注水孔。

进一步地，模型箱四周的侧壁为透明玻璃板，透明玻璃板与透明玻璃板之 间及透明玻璃板与底板之间均密封连接；每块透明玻璃板外均设置有至少一块 加固块，位于支撑装置侧的加固块固定于支撑装置上，位于未设置支撑装置侧 的加固块与位于支撑装置侧的加固块固定连接；当每块透明玻璃板外均设置有 至少两块加固块时，位于未设置支撑装置侧的透明玻璃板上的加固块通过至少 一根螺杆固定连接。