[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

说明书

本发明涉及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，该装置包括设有模型槽的试验平台，模型槽的两侧为壁板，壁板的一侧紧贴试验平台、另一侧设有多个卡槽，模型槽内放置试验岩土体，试验岩土体的内部设有采空区模拟组件，试验岩土体的两侧为插入卡槽的挡板，试验岩土体的上方设有加载基座，加载基座的上方平铺有加载板，加载板的上方为轨道垫板，轨道垫板的上方固定有两条平行的加载轨道，试验平台的上方设有反力架，反力架设有向下的加载装置，加载装置的下方连接有刚性梁，本发明能够将挡板插入卡槽内，使挡板位置固定且能提供水平反力，而且挡板的位置能够根据卡槽的位置调节，模型槽能够容纳不同尺寸的试验岩土体。

技术领域

本发明涉及采空区地基大型模型试验的技术领域，特别涉及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。

背景技术

随着我国高速铁路的迅速发展，高速铁路线路的铺设也迎来各种各样的技术难题，其中也不乏通过采空区地基。所以急需得到大量的研究成果来支撑实际工程。然而针对采空区地基建设高速铁路等相关问题的研究，除了进行现场试验还需进行大量的模型试验，进而得到综合可靠的测试数据来支撑实际工程。

公开号为CN101787716 A的发明专利，一种研究高速铁路动力响应和长期沉降规律的模型试验装置，该装置只能对高铁循环动荷载作用下的路基及浅层地基进行振动位移、速度和加速度的测试，但未考虑更深处采空区地基在循环动荷载累积作用下的变形。公开号为CN204405654 U 的实用新型专利，一种模拟采空区开采的装置，该装置通过用空心管插入充满沙的胶管中，进而达到用放沙来模拟采空区开采的目的。该装置胶管充满沙且水平铺设，沙在上覆土层自重压力作用下，流动性不大，且操作困难步骤不清晰，试验效果不好，该装置只能模拟浅采空区，但不能模拟高铁循环动荷载对采空区地基的作用影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供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。

本发明的技术方案是：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，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。

优选的，所述壁板的内侧和所述挡板的内侧均设有吸波材料。

优选的，所述加载装置为作动器。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。