[发明专利]一种高速铁路采空区地基拟动力加载模型试验装置及方法

权利要求书

1.一种高速铁路采空区地基拟动力加载模型试验装置，包括试验平台，其特征在于：所述试验平台设有模型槽，所述模型槽的两侧为壁板，所述壁板的一侧紧贴试验平台、另一侧设有多个水平均布且竖向设置的卡槽，所述模型槽内放置有四方形的试验岩土体，所述试验岩土体的内部设有采空区模拟组件，所述采空区模拟组件包括位于试验岩土体内部的储水袋，所述储水袋的一端为穿过一侧挡板的进水管、另一端为穿过另一侧挡板的出水管，所述出水管上安装有流量表和阀门，所述试验岩土体的两侧为插入卡槽的挡板，所述试验岩土体的上方设有棱台结构的加载基座，所述加载基座的上方平铺有加载板，所述加载板的上方为轨道垫板，所述轨道垫板的上方固定有两条平行的加载轨道，所述试验平台的上方设有横跨模型槽的反力架，所述反力架设有向下的加载装置，所述加载装置的下方连接有横跨加载轨道的刚性梁。

2.根据权利要求1所述的高速铁路采空区地基拟动力加载模型试验装置，其特征在于：所述壁板的内侧和所述挡板的内侧均设有吸波材料。

3.根据权利要求2所述的高速铁路采空区地基拟动力加载模型试验装置，其特征在于：所述加载装置为作动器。

4.根据权利要求3所述的高速铁路采空区地基拟动力加载模型试验装置，其特征在于：所述反力架包括两侧固定在试验平台上的立柱和横跨模型槽的横梁，所述立柱和所述横梁均为中空结构，所述横梁的下方为安装板，所述安装板的中部设有滑槽，所述滑槽内设有T形的吊杆，所述吊杆的横杆位于安装板上方、所述吊杆的竖杆穿过滑槽，所述竖杆的下端固定有连接板，所述连接板与所述安装板通过螺栓连接，所述安装板在所述滑槽的两侧设置多个均布的预留螺栓穿孔，所述作动器与所述连接板固定连接。

5.根据权利要求4所述的高速铁路采空区地基拟动力加载模型试验装置，其特征在于：所述立柱和所述横梁之间连接有斜撑，所述立柱底部的底板通过螺栓固定在试验平台上，所述底板与所述立柱之间连接有多个均布的筋板。

6.根据权利要求5所述的高速铁路采空区地基拟动力加载模型试验装置，其特征在于：所述挡板的外侧表面设有均布的横撑，所述挡板设有供所述进水管和所述出水管穿过的预留管孔。

7.根据权利要求6所述的高速铁路采空区地基拟动力加载模型试验装置，其特征在于：所述挡板的外侧设有支撑架，所述支撑架支座、撑杆和支撑板，所述支座固定在模型槽底部，所述支撑板的一侧紧贴挡板外侧面、另一侧为连接座，所述撑杆的一端与支座固定连接、另一端斜向上伸出且与所述连接座铰接。

8.根据权利要求7所述的高速铁路采空区地基拟动力加载模型试验装置，其特征在于：所述支撑板位于两个所述横撑之间，所述支撑板与所述挡板接触的表面设有橡胶皮垫。

9.一种如权利要求8所述高速铁路采空区地基拟动力加载模型试验装置的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，测量实际工况，采用相似原理对高铁路基及下方采空区进行缩放，得到相应的试验岩土体的尺寸，并根据试验岩土体尺寸设置卡槽的位置；

步骤2，制作试验岩土体，在内部相应位置埋置采空区模拟组件；

步骤3，将试验岩土体放入模型槽，并调节挡板位置；

步骤4，根据已确定的时间相似比排出储水袋中的水；

步骤5，在试验岩土体上方喷淋水模拟自然降水；

步骤6，待采空区稳定后，在试验岩土体上方铺设加载基座、加载轨道及测量仪器；

步骤7，安装反力架和加载装置；

步骤8，利用加载装置模拟高铁运行时的载荷；

步骤9，测量仪器测量的结果传输到电脑软件进行处理分析，得到试验结果。

10.根据权利要求9所述的试验方法，其特征在于：在步骤2中，制作试验岩土体时要分层制土，每层埋设相应的测量装置且检测每层土样相关物理指标合格后才能进行上层土的制作。