[发明专利]高铁泥岩地基的湿胀力测定装置及方法

说明书

本发明公开了一种高铁泥岩地基的湿胀力测定装置及方法，属于泥岩地基湿胀力测定领域，包括用于模拟酸碱度和渗水量的计量程注水机构、用于模拟静载荷和高铁经过时产生的响应主频率的上覆荷载施加机构、侧限约束均匀渗水机构和测量机构。本发明采用上述高铁泥岩地基的湿胀力测定装置及方法，通过沙袋模拟泥岩地基上的静荷载，激振器模拟泥岩地基上高铁经过时产生的响应主频率，并通过土压力盒、湿度传感器、应变传感器、锑电极探针实时检测试验过程中的土体膨胀力、湿度、压力变化，从而达到高铁泥岩地基的湿胀力测定目的，且具有设计简单，操作方便，测试过程便捷迅速等优点。

技术领域

本发明涉及泥岩地基湿胀力测定技术领域，尤其涉及高铁泥岩地基的湿胀力测定装置及方法。

背景技术

我国是泥质岩系分布最广泛的国家之一，据统计，全国至少有二十六个省市区存在区域性膨胀岩的分布。由于泥质岩在全国各地广泛分布，所以在进行高速铁路施工时往往会遇到泥岩等软弱围岩，泥质岩系具有承载稳定性差，遇水后强度明显降低，易发生膨胀、软化和崩解等特性。

同时随着我国高速铁路的发展和兴建，我国的高铁建设已经稳居世界前列。而高铁面临的病害也逐渐引起国内外学者的广泛关注。

我国高速铁路主要采用无砟轨道，对轨面高程精度要求极高。但是高铁路基土及基床填料的微量膨胀引起的高铁轨道上拱是伴随着无砟轨道的发展出现的一种特有病害。

且高速铁路路基在列车循环荷载和雨水等共同作用下可能发生路面开裂、路基沉降、基床翻浆冒泥等病害，对于普通铁路而言，泥岩地基变形对路基影响常忽略不计，而高速铁路无砟轨道路基控制标准要求较高，泥岩地基的膨胀变形对于高铁无砟轨道危害极大。同时由于高铁无砟轨道与普通铁路有砟轨道相比路基变形后的修复难度更大，最终造成了大量的国民经济损失。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种高铁泥岩地基的湿胀力测定装置及方法，通过沙袋模拟泥岩地基上的静荷载，激振器模拟泥岩地基上高铁经过时产生的响应主频率，并通过土压力盒、湿度传感器、应变传感器、锑电极探针实时检测试验过程中的土体膨胀力、湿度、压力变化，从而达到高铁泥岩地基的湿胀力测定目的，且具有设计简单，操作方便，测试过程便捷迅速等优点。

为实现上述目的，本发明提供了高铁泥岩地基的湿胀力测定装置，包括用于模拟酸碱度和渗水量的计量程注水机构、用于模拟静载荷和高铁经过时产生的响应主频率的上覆荷载施加机构、侧限约束均匀渗水机构和测量机构。

优选的，计量程注水机构包括中性水箱和酸性水箱，中性水箱和酸性水箱分别连通中性水管的一端和酸性水管的一端，中性水管的另一端和酸性水管的另一端连通汇总管的一端，汇总管上依次设置有PH计和流量计；

中性水管靠近中性水箱的一端以及酸性水管靠近酸性水箱的一端均依次设置有开关阀和流量调节阀。

优选的，上覆荷载施加机构包括设置于待测定地基顶部的承载架、设置于承载架顶端中心的激振器和围绕激振器均匀设置的多个静载荷，承载架顶端还经垫板设置千分表。

优选的，激振器为偏心块式电力激振机，偏心块式电力激振机底部由螺栓固定在承载架的顶端中心位置；

偏心块式电力激振机的最大振动频率为30Hz，用于模拟高铁在无砟轨道运行时产生的响应主频率。

优选的，承载架包括固定于待测定地基上的下承载板、设置于下承载板上方的上承载板以及连接于上承载板和下承载板之间的竖杆；

竖杆为螺纹杆，竖杆经定位螺母分别定位连接上承载板和下承载板。

优选的，侧限约束均匀渗水机构包括竖向开设于待测定地基上的多个渗水孔和插入渗水孔内部的约束管，约束管的顶端经分支管连通汇总管，约束管的底端沿渗水孔的底端延伸。

优选的，渗水孔的底部依次填充有透水无纺布、砂、透水层、透水无纺布。