[发明专利]一种路堤动力湿化模型实验装置

说明书

本发明公开一种路堤动力湿化模型实验装置，包括：路堤模型箱（1）、路堤模型（2）、室内喷洒降雨模拟系统（3）、动力加载单元（4）、监测仪器单元（5）、数据采集系统（6）及路面板（7）；本发明利用室内喷洒降雨模拟系统（3）对路堤模型箱（1）内填筑的路堤模型（2）进行降雨，动力加载单元（4）安装在路堤模型箱（1）顶部，作用于路面板（7）上，监测仪器单元（5）布设在路堤模型（2）内与数据采集系统（6）连接；本发明不仅可以模拟不同车辆动力荷载作用下路基土的动力响应，也可模拟不同降雨强度、降雨历时作用下的路堤渗流特征，装置整体结构合理，操作简便。

技术领域

本发明涉及土木工程中道路工程领域，尤其涉及一种路堤动力湿化模型实验装置，该装置可用于模拟行车荷载在降雨条件下对路堤的破坏机理。

背景技术

随着我国经济飞速发展，道路交通量也在快速增长，我国一些早期修建的公路路堤沉降严重，路用性能急剧下降，迫切需要进行结构补强和功能恢复，延长道路使用年限，提高道路使用性能，传统的循环三轴实验仪无法实现对现场移动荷载的模拟，不能客观实际的揭示道路在运营期间的稳定状态和累计变形；而现有实验模拟装置只考虑单一的降雨渗流对路堤造成的破坏，没有考虑交通荷载作用下路基的疲劳损伤问题；目前对降雨和行车荷载耦合作用下路堤变形规律掌握尚不完善，计算精度低，不能满足工程实际需要，因此，设计一种既可以模拟现场移动荷载又可以模拟降雨入渗的实验装置是很有必要的，本发明提出一种路堤动力湿化模型实验装置，用于研究高路堤边坡在降雨和车辆荷载作用下的滑移机理和破坏规律，从而更加有效的指导高路堤的工程设计。

发明内容

针对以上问题，本发明公开了一种路堤动力湿化模型实验装置，该装置包括路堤模型箱（1）、路堤模型（2）、室内喷洒降雨模拟系统（3）、动力加载单元（4）、监测仪器单元（5）、数据采集系统（6）及路面板（7）；其特征在于，所述路堤模型（2）填筑于路堤模型箱（1）内，室内喷洒降雨模拟系统（3）位于路堤模型箱（1）上方，对路堤模型（2）进行降雨，动力加载单元（4）安装在路堤模型箱（1）一侧顶部，作用于路面板（7）上，路堤模型（2）内布设监测仪器单元（5），监测仪器单元（5）与数据采集系统（6）连接。

所述的路堤模型箱（1）正前面由透明有机玻璃（14）制作，其他侧面均由壁厚25 mm的铁皮制作而成，一侧设有带有出水孔的钢制水槽（15），另一侧设有排水孔（16），排水孔从下到上等距布置，左右两侧构成地下水调节系统，可模拟流动的地下水位；透明有机玻璃（14）为可替换、可根据实际路堤模型（2）的高度和坡度更改尺寸。

所述路堤模型（2）可以填筑不同高度、不同坡比；所述监测仪器单元（5）包括布设于路堤模型（2）内的孔隙水压力传感器（31）、体积含水率传感器（32）以及基质吸力传感器（33），对应的基质传感器（33）外壁上安装单点沉降仪（35），坡前布置土压力传感器（34），所述传感器分别与数据采集系统（6）相连接。

所述的室内喷洒降雨模拟系统中的降雨支架（9）由四个降雨支柱上下两部分组装而成，上部分由规格30 mm×30 mm×1500 mm的空心铁管制作而成，下部分由规格35 mm×35 mm×1000 mm的空心铁管制作而成，上下两部分连接处安装有升降装置（17），可供调节降雨高度；6个降雨喷头（8）分别固定在降雨支架（9）顶端，由输水管道（10）进行连接，输水管道（10）一侧安装可控水压表（11），实现水压的调控，另一侧连接水泵（12），水泵(12)通过输水管道(10)连接蓄水箱（13）。

所述的动力加载单元（4）中的液压加载装置（19）安装在控制板（23）与汽车模型（20）中间，并布设压力传感器(21)，汽车模型(20)通过加载轴(22)与控制板(23)进行连接，控制板(23)两端设有连接轴，导轨(24)两端设有滑轮(25)，滑轮通过钢丝线(27)与滚轴(28)进行连接，实现汽车加载模型的往复直线运动。