[发明专利]水-热-力耦合作用路基动力响应试验装置及方法

权利要求书

1.一种水-热-力耦合作用路基动力响应试验装置，其特征在于，包括：路基体(26)、供水系统、加载系统、温控系统及数据采集处理系统；

所述加载系统包括加载框架、轴向加载设备及侧向加载设备；所述加载框架包括底座(64)、支柱(52)、第一反力板、第二反力板及多个第一高强螺杆(71-1)；所述支柱(52)固定在所述底座(64)上，所述第一反力板设置在所述支柱(52)上，所述第一高强螺杆(71-1)设置在所述第一反力板上，所述第二反力板设置在所述第一高强螺杆(71-1)顶部；

所述轴向加载设备包括用于向所述路基体(26)提供动态载荷的液压动力机(29)及用于监测所述动态载荷的荷载传感器(30)，所述液压动力机(29)设置在所述第二反力板底部，所述荷载传感器(30)设置在所述液压动力机(29)的底部；

所述侧向加载设备包括压力室(18)及气体供应站(46)，所述路基体(26)密封在所述压力室(18)内，所述压力室(18)包括底壁、侧壁及顶壁，所述底壁为所述第一反力板，所述侧壁为设置在所述第一反力板上的第一筒体(48-1)，所述顶壁为设置在所述第一筒体(48-1)上的第三反力板，所述第三反力板中部设有第一密封活塞套(50-1)，所述第一密封活塞套(50-1)中心位置设有与所述第一密封活塞套(50-1)吻合接触的传力轴(53)，所述荷载传感器(30)的底部与所述传力轴(53)的顶面相接触；所述压力室(18)与所述气体供应站(46)之间通过第二气体传输管(68-2)接通；

所述供水系统包括供水箱(40)、供水管(35)、第一透水石(32-1)、第二透水石(32-2)、出水管(37)及刻度玻璃管(39)，所述第一透水石(32-1)及所述第二透水石(32-2)设置在所述路基体(26)的底部两侧，所述第一透水石(32-1)及所述第二透水石(32-2)上面铺设粉细砂层(33)，所述第一透水石(32-1)用于向所述路基体(26)供水，所述供水管(35)的两端分别与所述供水箱(40)的出水口及所述第一透水石(32-1)连通，所述出水管(37) 的两端分别与所述第二透水石(32-2)及所述刻度玻璃管(39)连通；

所述温控系统包括供温系统和保温系统，所述供温系统用于对所述路基体(26)施加温度梯度，所述供温系统包括底部恒温板(28)、底部恒温槽(44-1)、顶部恒温板(27)、顶部恒温槽(44-2)及恒温箱(42)；所述底部恒温板(28)设置在所述第一透水石(32-1)及所述第二透水石(32-2)底部，且通过底部冷却液循环管(36-1)与所述底部恒温槽(44-1)连通，所述顶部恒温板(27)设置在所述路基体(26)的顶端，且通过顶部冷却液循环管(36-2)与所述顶部恒温槽(44-2)连通；所述供水箱(40)置于恒温箱(42)内，且所述供水箱(40)外缠绕有所述底部冷却液循环管(36-1)；所述恒温箱(42)上布置有控制面板(43)、第一温度探针(41-1)及第二温度探针(41-2)，所述控制面板(43)用于设置恒温箱(42)的工作温度，所述第二温度探针(41-2)用于监测所述恒温箱(42)的工作温度，所述第一温度探针(41-1)用于监测所述供水箱(40)内水的温度；

所述保温系统包括抽真空泵(38-2)、分别置于所述压力室(18)顶部、侧部及底部的第一保温室(14)、第二保温室(15)及第三保温室(16)，所述第一保温室(14)、所述第二保温室(15)及所述第三保温室(16)通过多个连通管(72)连通，所述抽真空泵(38-2)通过抽真空管(38-1)和多个连通管(72)与所述第一保温室(14)、所述第二保温室(15)或所述第三保温室(16)连通；

数据采集与处理系统包括传感器组、数据采集箱(12)、工作站(11)及处理软件；所述传感器组包括用于监测所述路基体(26)整体位移的外部位移计(24-1)、用于监测所述路基体(26)分层位移的内部位移计(24-2)、用于监测所述路基体(26)水分含量的水分传感器、用于监测所述路基体(26)加速度的加速度传感器、用于监测所述路基体(26)应力变化的压力盒、用于监测所述压力室及所述第一保温室(14)、所述第二保温室(15)或所述第三保温室(16)压力的压力传感器，所述工作站(11)用于向所述数据采集箱(12) 发送采集指令，所述数据采集箱(12)用于根据所述采集指令采集所述传感器组采集的数据，并向所述工作站(11)发送所述数据，所述工作站(11)的处理软件用于分析处理所述数据，所述数据包括所述路基体(26)的整体位移、分层位移、加速度、动态压力和水分含量及压力室(18)、第一保温室(14)、第二保温室(15)，第三保温室(16)内的气体压力。