[发明专利]一种岩溶地区路基承载能力的原位测试方法及测试装置

摘要

一种岩溶地区路基承载能力的原位测试方法及测试装置，原位测试方法包括以下步骤步骤一、计算路基荷载作用下溶洞顶板的最大弯矩；步骤二、计算等效冲击荷载；步骤三、确定冲击荷载测试的基本参数，根据溶洞顶板弯矩等效的方法，计算冲击锤的质量；步骤四、进行冲击荷载测试并判断承载能力是否足够。测试装置包括能够自行起落的桅杆，桅杆的顶端安装有吊锚架，吊锚架上通过滑轮连接钢丝绳，卷扬系统通过钢丝绳在竖直方向上拉动冲击锤，冲击锤的尾部连接用于操纵冲击锤对岩溶地区路基进行冲击荷载测试的动力机构。本发明根据溶洞顶板弯矩等效的原理进行近似测试，无需进行大量的材料试验和参数试验。

主权项

一种岩溶地区路基承载能力的原位测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、计算路基荷载作用下溶洞顶板(3)的最大弯矩；根据强度理论公式，最大弯矩发生在溶洞顶板(3)的中间，依照下式计算：M=18(σz+ρsghs+ρkghk)l2]]>式中σz为路基荷载在基岩面引起的最大附加应力，ρk为溶洞顶板(3)密度，hk为溶洞顶板(3)厚度，ρs为覆盖土层(2)密度，hs为覆盖土层(2)厚度，l为溶洞顶板(3)跨度；步骤二、计算等效冲击荷载；按照溶洞顶板(3)弯矩等效的方法计算路基荷载的等效冲击荷载，假设在冲击荷载的作用下，溶洞顶板(3)于荷载作用位置断裂并绕支点转动，则利用动量方程和动量矩方程得到溶洞顶板(3)中的弯矩分布：M(x)=-∫0xQ(x)dx=F2x-3F2l(x22-x36l)+c2;]]>根据路基荷载作用和冲击荷载作用下的等效弯矩：M=18(Kzρrghr+ρsghs+ρkghk)l2=F2l+18(ρsghs+ρkghk)l2;]]>化简后得到：F=14Kzρrghrl;]]>上式即为按照溶洞顶板(3)弯矩等效的方法计算得到的路基荷载的等效冲击荷载；其中式中：n＝Z/B，Z为覆盖土层(2)厚度，B为路基宽度，ρr为路基土的密度，hr为路基的高度，l为溶洞顶板(3)的跨度；步骤三、确定冲击荷载测试的基本参数，根据上述溶洞顶板(3)弯矩等效的方法，按下式计算冲击锤(8)的质量：步骤四、进行冲击荷载测试并判断承载能力是否足够；首先揭露溶洞顶板(3)，然后在溶洞顶板(3)上进行冲击荷载测试，依据冲击荷载的测试结果，对岩溶地区路基承载能力以及相应的处治对策进行分类：若测试后溶洞顶板(3)的变形量小于1mm，表明承载能力足够，无需进行处治；若测试后溶洞顶板(3)的变形量大于1mm，表明承载能力不足，需进行处治。