[实用新型]一种含膨胀土层路基下穿箱型框架桥顶进试验装置

说明书

本实用新型公开了一种含膨胀土层路基下穿箱型框架桥顶进试验装置，包括试验模型框架、框架桥顶推模拟装置和监测系统；试验模型框架包括模型箱、左侧和右侧活动板及液压千斤顶；框架桥顶推模拟装置包括矩形框架桥、液压拉杆、滑动导轨及润滑泥浆循环装置；监测系统包括位移计、土压力计、孔隙水压力计、应变片和数据采集仪；通过液压千斤顶施加轴向荷载、顶进矩形框架桥模拟施工过程，利用数据采集仪收集并记录试验膨胀土各监测点土压力和孔隙水压力数据。本装置能够适应膨胀土工程特性，减少对土体的扰动、精确监测路基变形数据，能够为路基工程下穿膨胀土地段框架桥顶进工程等相关领域提供膨胀土膨胀性能参数。

技术领域

本实用新型属于岩土工程建设领域，具体涉及含膨胀土层路基下穿箱型框架桥顶进试验装置。

背景技术

随着我国高速公路网、铁路网密度不断提升，交通资源日益紧缺。两种交通方式间的交叉穿越逐渐增多，在既有线路下穿框架桥施工是一个不可避免的问题。框架桥顶进施工一方面会引起膨胀土体扰动，另一方面由于外部水体的引入，膨胀土吸水后发生膨胀变形，在钢盾构、框架桥及周围土体约束下产生膨胀力，常常给交通设施造成极大破坏。

在膨胀土地区，分析研究现有的下穿高速公路或者铁路路基框架桥顶进工程，大多采用现场监测手段，对现场膨胀土体扰动较大影响工程项目安全，且环境干扰因素较多往往无法获得真实有效的框架桥变形数据、膨胀力及膨胀范围。综上所述，目前需要一种能减少对土体的扰动并能精确监测路基变形数据，同时能够为公路、铁路等路基工程下穿膨胀土地段框架桥顶进工程等相关领域提供膨胀土膨胀性能参数的顶进试验装置。

发明内容

为实现上述功能和目的，本实用新型提供一种含膨胀土层路基下穿箱型框架桥顶进试验装置，所述试验装置包括试验模型框架、框架桥顶推模拟装置和监测系统；

所述试验模型框架包括模型箱1，所述模型箱1为长方体或正方体结构，包括前板11、左侧板12、右侧板13、背板14、底板15和顶板16；在模型箱1内设置有与左侧板12和右侧板13平行的左侧和右侧活动板3，所述左侧和右侧活动板3能在液压千斤顶4推拉作用下在模型箱1内平移；在左侧板12和右侧板13上分别设置有液压千斤顶4，所述液压千斤顶4伸缩端连接在左侧和右侧活动板3上；在模型箱1内的左侧和右侧活动板3之间填充有膨胀土2；

所述框架桥顶推模拟装置包括矩形框架桥8、润滑泥浆循环装置9和设置在模型箱1的前板11上的液压拉杆6，在液压拉杆6的伸缩端上设置有传力杆7，所述传力杆7在液压拉杆6的推拉作用下能推动矩形框架桥8向模型箱1内移动，在矩形框架桥8下方设置有滑动导轨81，矩形框架桥8顶部和侧壁设置有压浆孔；

所述监测系统用于监测膨胀土压力、膨胀土位移、孔隙水压力和矩形框架桥应变数据中的一种或多种。

在一种具体的实施方式中，所述监测系统包括设置在模型箱1顶部的位移计114、设置在土壤内的土压力计111和孔隙水压力计112和设置在矩形框架桥8内侧和外侧的应变片102；所述监测系统还包括用于收集和记录土压力计111和孔隙水压力计112数据的数据采集仪113及记录矩形框架桥8应变数据的应变仪101。

在一种具体的实施方式中，所述润滑泥浆循环装置9包括泥浆搅拌机91、泥浆泵92、控制阀93和输送管路94，润滑泥浆循环装置9能将泥浆输送至矩形框架桥8顶部和侧壁的压浆孔内。

在一种具体的实施方式中，所述模型箱1的左侧板12、右侧板13、背板14和底板15采用钢化玻璃制作；前板11采用固定钢板并设有异形开孔用于铺设滑动导轨81和矩形框架桥8的穿越；顶板16采用可拆卸的钢板制作。

在一种具体的实施方式中，所述矩形框架桥8采用钢筋混凝土材料，在所述矩形框架桥8前端设置有钢盾构82，所述钢盾构82包括钢构支撑架和挡土板，并与矩形框架桥8预留钢筋焊接相连。

在一种具体的实施方式中，所述液压千斤顶4和液压拉杆6分别由对应的液压泵41提供驱动力。