[发明专利]一种强夯法加固软土地基室内模型试验装置

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种强夯法加固软土地基室内模型试验装置。

背景技术

强夯法处理地基是六十年代末由法国梅纳(Menard)技术公司首先创造的。这种方法是将很重的锤(一般为100～400kN)从高处自由落下落(落距一般为6-40m)给地基以冲击力和振动，从而提高土的强度并降低土的压缩性，改善土的振动液化条件和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。同时，夯击能还可以提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。强夯法由于具有地基加固效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点，很快传播到世界各地。但是，目前对于强夯法加固软土地基的作用机理以及各种夯击参数对强夯加固效果的影响的研究还不够，而且强夯法的设计和施工多处于半理论半经验状态，现场施工参数人需要大量的现场试验确定，缺乏必要的理论依据。但同时由于受场地条件等得影响，现场试验实施复杂，且可进行现场试验的工程有限，导致不方便进行大量现场试验，因此目前强夯法加固理论缺乏室内模型试验数据的支持，存在较大的盲目性和不确定性。虽然一些室内强夯模型装置已经得到一定应用，但这些模型装置大多为半模型装置，试验准确性得不到保证，这些都制约了强夯法的进一步发展和完善。专利CN101832993A公开的半模试验箱也涉及强夯法加固地基模型试验，该试验箱中通过导向杆与4根限位杆、滑动螺栓来限制半圆模型锤的定位。本发明装置最大改进之处在于能实现夯锤的精确定位，解决了现有模型箱中的结构无法保证夯锤能精确定位的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强夯法加固软土地基室内模型试验装置。

本发明提出的夯法加固软土地基室内模型试验装置，由固定横梁1、滑动槽2、固定滑轮3、长螺丝钢筋4、短螺丝钢筋5、滑动滑轮6、挂钩7、光滑钢丝绳8、定位杆9、圆饼形夯锤10、竖向支架11、连接支架12、模型箱13、土压力盒14、加速度传感器15、数据采集系统16和计算机组成17。其中，固定横梁1、滑动槽2、固定滑轮3、长螺丝钢筋4、短螺丝钢筋5、滑动滑轮6、挂钩7、光滑钢丝绳8、定位杆9、圆饼形夯锤10、竖向支架11组成加载系统；固定横梁1、竖向支架11和连接支架12组成中间框架结构，位于模型箱13上方；固定滑轮3焊接在滑动槽2边缘；滑动滑轮6通过短螺丝钢筋5及螺母与滑动槽2连接，可沿滑动槽2滑动；钢丝绳8一端通过挂钩7与圆饼形夯锤10相连，穿过滑动滑轮6和固定滑轮3，另一端自由垂下；滑动槽2通过两端预留的圆孔与长螺丝钢筋4相连，并且通过螺母控制固定以及沿长螺丝钢筋滑动；长螺丝钢筋4与固定横梁1通过螺母作用从而和下方框架结构连接于一体；中间框架结构通过螺丝螺母固定在模型箱13上部；模型箱13由有机玻璃18、侧面板19、背面板20、中间隔板21和底板22组成；土压力盒14埋设于土体中，土压力盒14数量由试验规模等具体情况决定；加速度传感器15放置于土体顶部。

本发明中，中间框架结构中的角钢共10根，上部固定横梁1有2根，中部竖向支架和模型箱13顶面连接支架12各4根。

本发明中，圆饼形夯锤10有φ60、φ80和φ100三种型号，并且每种夯锤中心处开有贯穿夯锤的小孔，夯锤顶面平均每120度连接一根细绳23，三根细绳23端部固定于小圆环24上。

本发明中，定位杆9为表面刻有刻度的小直径圆形光滑钢管，在加载前贯入夯锤10的中心孔中，用于定位和测量夯锤落距。

本发明中，模型箱13的正面是有机玻璃18，外表面刻有1cm×1cm的网格，用于控制布设的测点位置以及进行坐标读取的参考基准。

本发明的工作过程如下：