[实用新型]一种路基填料的三维变形试验加载装置

说明书

本实用新型公开了一种路基填料的三维变形试验加载装置，包括水平设置的底板，底板中部凸出成形有矩形试样承台，所述试样设置在试样承台上，试样承台相对两侧分别设有定位钢板，定位钢板中部设有矩形应力孔，应力孔内设有与其间隙配合的X向加载板，X向加载板通过X向驱动装置驱动，对试样施加X向应力；定位钢板间设有Y向加载板，Y向加载板通过Y向驱动装置驱动，对试样施加Y向应力；定位钢板间还设有Z向加载板，Z向加载板设置在试样承台上方，Z向加载板通过Z向驱动装置驱动，对试样施加Z向动力或静力荷载。本实用新型能够对试样施加不同约束力，来最大程度模拟路基填料的变形过程，以便为路基的设计提供更加准确的参数建议。

技术领域

本实用新型涉及岩土工程试验领域，尤其涉及一种路基填料的三维变形试验加载装置及方法。

背景技术

无砟轨道在高速铁路建设中应用越来越普遍，对沉降的控制要求也越来越严格，其中路基工后沉降控制已成为路基设计的关键，充分认识路基填料的变形特性是非常有必要的。目前对路基填料开展变形试验采用的主要设备有三轴仪、直剪仪、MTS等，其中三轴仪可以对岩土体施加侧向约束，使用最为广泛。高速铁路路基沿线路方向长度较大，在列车荷载和上部轨道结构荷载作用下变形相对较小，而沿垂直线路方向尺寸相对较小，其变形相对较大。但采用三轴仪在试验过程中没有考虑纵向和横向的变形差异性，导致四周侧向变形趋于一致，这显然与工程实际情况严重不符。现有的路基填料试验装置没有很好地模拟高速铁路路基的变形特点，很难确保试验数据的精准度。因此，亟须开发出一种可以更准确模拟粗粒土的变形特征的试验装置，以便为路基的设计提供更加准确的参数建议。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种路基填料的三维变形试验加载装置及方法，能够对试样施加不同约束力来模拟现场路基填料的变形过程。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案是：一种路基填料的三维变形试验加载装置，可用于模拟方柱状路基填料试样的三维变形情况，包括水平设置的底板，底板中部凸出成形有矩形试样承台，所述试样设置在试样承台上，试样承台相对两侧分别设有定位钢板，定位钢板间通过对拉螺杆固定，定位钢板中部设有矩形应力孔，应力孔内设有与其间隙配合的X向加载板，X向加载板厚度大于定位钢板厚度，X向加载板通过X向驱动装置驱动，对试样施加X向应力；定位钢板间设有Y向加载板，Y向加载板垂直于定位钢板，Y向加载板数量为两个且分别设置在试样承台上端面两侧，Y向加载板通过Y向驱动装置驱动，对试样施加Y向应力；定位钢板间还设有Z向加载板，Z向加载板设置在试样承台上方，Z向加载板通过Z向驱动装置驱动，对试样施加Z向动力或静力荷载；

所述X向加载板、Y向加载板、Z向加载板与对应驱动装置间均设有力传感器；所述X向驱动装置、Y向驱动装置上均设有水平位移传感器；所述Z向驱动装置上设有竖向位移传感器。

进一步的，还包括矩形支架，矩形支架上设有与各加载板对应的横梁，所述X向驱动装置/Y向驱动装置分别设置在对应横梁上；

所述X向驱动装置/Y向驱动装置均包括同轴设置的丝杆、传动轴，以及套设在丝杆外的滚珠，丝杆一端连接有侧向承压板，侧向承压板通过力传感器与对应加载板连接，所述水平位移传感器设置在侧向承压板上，丝杆外还套设有弹簧，弹簧设置在滚珠与侧向承压板间；传动轴为空心轴且一端套装在所述滚珠外，传动轴另一端与所述横梁转动连接，传动轴通过正反转带动滚珠与丝杆滚动配合，使丝杆带动侧向承压板沿其轴向做往复运动；

所述传动轴外设有齿轮，所述横梁上还设有平行于所述传动轴的第一安装轴和第二安装轴，第一安装轴上套设有与齿轮啮合的粗调齿轮，第二安装轴上套设有与齿轮啮合的微调齿轮。

进一步的，还包括纵向支撑装置，所述Z向驱动装置设置在纵向支撑装置上；

所述纵向支撑装置为反力架，所述Z向驱动装置包括竖直安装在反力架上的作动器，作动器输出端向下且连接有纵向承压板，纵向承压板通过力传感器与所述Z向加载板连接。