[实用新型]一种交通荷载下固结软土-碎石桩地基路堤的试验系统

说明书

本实用新型公开了一种交通荷载下固结软土‑碎石桩地基路堤的试验系统。所述试验系统包括模型箱、路堤模型、材料平台、集水槽、电力加载装置、力学传感器、数据采集仪和图像采集设备；其中，在模型箱顶部吊装电力加载装置，在模型箱中铺设路堤模型，所述力学传感器埋设在路堤模型内部，数据采集仪放置在模型箱外部并与力学传感器连接，所述模型箱中至少一个侧壁板为透明板，图像采集设备面向所述透明板设置；所述材料平台用于将路堤模型的原料进行混合配置或临时存储；所述电力加载装置用于向路堤模型施加静荷载或动荷载。试验系统操作简便、成本低、匹配度高、可视性强，且对固结和加载过程的考虑准确可靠。

技术领域

本实用新型属于路堤动力试验技术领域，更具体地，涉及一种交通荷载下固结软土-碎石桩地基路堤的试验系统。

背景技术

新建公路路堤集中在软土大量分布的沿海地区和南部地区。而软土强度低、工程性质差、地质灾害多，因此，对软土地基路堤进行加固处理十分必要。速度和载重的增加又对公路路堤平顺性提出了更高的要求。

碎石桩是以碎石或卵石为主要材料制成的复合地基加固桩。碎石桩属于散体材料桩的一种，因其取材丰富、节约成本、施工便捷、排水性能优越、工后沉降较小的特点，常用于加固软土地基。

路堤在交通荷载下的动力响应和累积变形机理复杂、细分影响因素和研究对象众多，研究尚未成熟。现场试验成本较高、周期过长，单元体试验尺寸效应较大，而模型试验操作简便、真实可靠，也能为数值模拟和理论研究提供参数支持和验证，而现有研究采用的试验系统存在过程简化误差大、场地条件成本高且限制多、操作复杂、针对性弱、可视性差等问题，所以，设计一种匹配的高精度可视化模型试验系统显得尤为重要。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种交通荷载下固结软土-碎石桩地基路堤的试验系统，其目的在于针对软土地基路堤提供一种操作简便、节约成本、可视性强的交通载荷试验系统，以实现对路堤模型的动力响应与累积变形的测试，了解其规律与机理。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种交通荷载下固结软土-碎石桩地基路堤的试验系统，所述试验系统包括模型箱、材料平台、电力加载装置、力学传感器、数据采集仪和图像采集设备；其中，在模型箱顶部吊装电力加载装置，在模型箱底部设置排水组件，在模型箱中铺设路堤模型，所述力学传感器埋设在路堤模型内部，数据采集仪设置在模型箱外部并与力学传感器连接，所述模型箱中至少一个侧壁板为透明板，图像采集设备面向所述透明板设置；所述材料平台用于将路堤模型的原料进行混合配置或临时存储；所述电力加载装置用于向路堤模型施加静荷载或动荷载。

优选地，所述模型箱前板为透明钢化玻璃，背板为可拆卸钢板，左右两侧壁板为钢板，在左右两侧壁板中的其中一块板上开设出线孔。

优选地，在模型箱的顶部设置安装孔，通过螺栓将设有对应孔位的钢支架横梁固定在所述安装孔上，同时通过螺栓将电力加载装置固定于横梁上。

优选地，所述排水组件包括围绕模型箱底部设置的排水阀和集水槽，所述排水阀为等间距设置。

优选地，所述路堤模型包括三层，底层为石英砂下卧层，中间层为复合地基层，所述复合地基层包括软黏地基土和固结后置换的碎石桩，上层为级配砂土路基层；其中所述软黏地基土通过搅拌高岭土和水得到。

优选地，所述电力加载装置包括用于预压固结的伺服电机、用于交通动载的伺服电缸、及与二者分别配套的控制器和加载板。

优选地，所述力学传感器，包括土压力盒、位移传感器、孔隙水压力计、加速度传感器和应变片。

优选地，所述材料平台的高度高于所述模型箱，所述材料平台包括搅拌机。材料平台上放置有砂石填料和带有滑板的小型搅拌机，搅拌机用于拌合与工程实际相似的材料高岭土和水，作为固结前的均质软黏地基土。