[发明专利]一种碎石桩加固软土路基的土工离心模拟试验方法

权利要求书

1.一种碎石桩加固软土路基的土工离心模拟试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)确定所需研究的影响因素，根据模型箱的尺寸，采用量纲分析法确定各相似常数；所述模型箱为无盖长方形箱体结构，其中一个侧面为透明玻璃板，其他三个侧面和底面为铝合金铆接结构；

(2)确定模拟试验材料，包括试验用土、模拟碎石桩的砂以及建造路堤的粉土；

(3)试验仪器准备，包括离心机、试验仪器、测量仪器和碎石桩的制作设备；

(4)将模型箱放置在离心机上进行模拟试验，包括如下步骤：

(41)玻璃板标记：在模型箱的透明玻璃板上描标记点，用于数值照相处理；

(42)硬粘土层的铺设：在模型箱的底部铺设取自于研究区域的硬粘土，在硬粘土层顶部铺设一层土工布，然后再铺设一定厚度的第一砂垫层；设置离心加速度和离心时间，开启离心机对硬粘土进行固结；固结结束后去除第一砂垫层；

(43)软粘土的铺设：将取自于研究区域的软粘土制成泥浆，将泥浆置于硬粘土层上的土工布上，然后再铺设一定厚度的第二砂垫层；在自重条件下进行固结；固结结束后去除第二砂垫层；

(44)空心排水管安装：将空心排水管以矩形阵列方式等间距竖直插入模型箱内、直至模型箱底部，以排除软粘土中的孔隙水，积水排完后拔出空心排水管；所述空心排水管的下部侧面均匀布置有若干连通管体的孔洞，所述最高位置的孔洞高度高于软粘土一半位置的高度；

(45)碎石桩的制作：利用砂桩制作设备制作碎石桩桩；在碎石桩制备完成后，将碎石桩以矩形阵列方式等间距竖直插入软粘土内，碎石桩的高度与软粘土的高度相等；

(46)埋设传感器，在软粘土层上的土工布上铺设砂垫层，在砂垫层上建造路堤；

(47)在模型箱的透明玻璃板前架设摄像机，设置离心加速度和离心时间，开启离心机，读取数据。

2.根据权利要求1所述的碎石桩加固软土路基的土工离心模拟试验方法，其特征在于：所述步骤(42)中，首先在模型箱的内壁上涂覆一层润滑剂，然后铺设硬粘土，以减少硬粘土离心加固结时硬粘土与模型箱侧壁的摩擦力。

3.根据权利要求1所述的碎石桩加固软土路基的土工离心模拟试验方法，其特征在于：所述步骤(44)中，空心排水管的插入位置应当为碎石桩插入位置中的部分，以 减少对土体的扰动。

4.根据权利要求1所述的碎石桩加固软土路基的土工离心模拟试验方法，其特征在于：所述步骤(45)中，所述碎石桩包括圆形桩和半圆形桩两种，其中半圆形桩使用砂桩使用经过染色并烘烤后的彩砂制作，便于摄像机获取照片的识别；所述半圆形桩仅设置一排，平面一侧贴合模型箱的透明玻璃板插入。

5.根据权利要求1所述的碎石桩加固软土路基的土工离心模拟试验方法，其特征在于：所述步骤(46)中，沿模型箱长度方向制作不同高度的路堤，同一高度的路堤沿模型箱宽度方向的宽度、坡度相等，不同高度的路堤沿模型箱宽度方向的宽度、坡度不相等。

6.根据权利要求1所述的碎石桩加固软土路基的土工离心模拟试验方法，其特征在于：所述步骤(3)中，测量仪器包括土压力盒、水压力计、位移传感器和摄像机，所述土压力盒用于测量土体中的土应力，水压力计用于测量土体中的孔隙水压力，位移传感器用于测量路堤表面的沉降量；摄像机用于收集不同时刻土体所处的状态；其中土压力盒布置在土体不同深度处，位移传感器布置在同一高度的路堤表面中部。