[发明专利]模拟机场非饱和道基在动静荷载下的性能测试方法及装置

说明书

本发明公开了一种模拟机场非饱和道基在动静荷载下的性能测试方法及装置，在测试装置的模型箱内分层填筑非饱和道基土体和道面材料，在各层土体中分别设置测试道基性能所需参数的监测设备，在模型箱的顶部设置加载装置。从模型箱侧壁的注水孔给道基土体的中间夹层多次注入水来改变其含水量，针对不同含水量通过加载装置的荷载施加设备施加荷载，监测不同含水量及施加荷载情形下的道基性能变化。相当于以机场道基道面工程为依托，通过测试装置结合监测设备来反复模拟测试不同飞机荷载作用下道基土体变形破坏机理，提出的无损探测方法能及时发现道基潜在灾害，减少道基灾害引起的道面损伤，保证飞机适航性，为类似机场工程提供强参考意义的技术依据。

技术领域

本发明属于岩土试验仪器领域，具体涉及一种模拟机场非饱和道基在动静荷载下的性能测试方法及装置。

背景技术

机场道基作为飞机荷载的主要承载部分，在机场综合运输系统中起着至关重要的作用。一方面，飞机荷载长期作用引起道基内附加应力，导致土体变形；另一方面，道面板覆盖阻隔了道基与大气间的水分运移，引起道面板下一定范围水分集中，弱化道基土体力学性质，降低道基土体强度；在飞机荷载和水分聚集作用下，道基土体发生不均匀沉降，此类道基灾害严重影响飞机适航性。

飞机荷载作用下道基灾害隐蔽性强，飞机运营密集程度高，维修窗口期短，因而及时发现道基潜在灾害，采取有效措施进行预防和治理，对机场后期运营与维护起着关键作用。但目前未有相关手段对机场非饱和道基的性能及运营期的隐蔽灾害进行有效评估和探测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可反复模拟测试不同飞机类型在道面上起降时的道基性能变化，可为机场道基病害探测提供具有很强参考意义和技术指导的测试方法和装置。

本发明提供的这种模拟机场非饱和道基在动静荷载下的性能测试方法，本方法设置模型箱，在模型箱内填筑可真实模拟机场工程的道基土体和道面材料，将道基土体分层填筑，顶层和底层道基土体之间设置中间夹层，在各层土体中设置监测设备，在模型箱顶部设置加载设备，改变中间夹层的含水量，通过加载设备模拟不同飞机类型荷载给道面施加不同的动静荷载，通过监测设备自动监测道基的性能变化。

本发明提供的这种模拟机场非饱和道基在动静荷载下的性能测试装置，包括模型箱和加载装置，模型箱为上开口的箱体，用于分层填筑非饱和道基土体和道面材料，模型箱侧壁的中部有注水孔；加载装置有两套，每套加载装置分别包括支撑架和荷载施加设备，两支撑架平行布置，两荷载施加设备分别固定于支撑架底面，支撑架的两端分别固定于模型箱开口面两侧的支撑板上，通过荷载施加设备提供分层道基土体压实荷载及施加道面荷载。

上述技术方案的一种实施方式中，所述模型箱为长方体形箱体，包括安装骨架及固定于其上的侧板和底板，侧板的中部安装有可视化有机玻璃板，侧板和有机玻璃的外侧均设置有加强肋。

上述技术方案的一种实施方式中，所述模型箱采用侧板模块和底板模块的拼装式结构，侧板模块包括侧板、可视化有机玻璃板及其安装骨架和加强肋，底板模块包括底板及其安装骨架和加强肋；侧板模块和底板模块拼装后进行防渗漏处理。

上述技术方案的一种实施方式中，所述注水孔处连接有内螺纹套管，内螺纹套管配套有止水螺栓。

上述技术方案的一种实施方式中，所述支撑板有两块，其下侧有加强梁，对称固定于模型箱一对侧板模块安装骨架的顶部。

上述技术方案的一种实施方式中，所述荷载施加设备包括静荷载施加设备气缸或者油缸或者电动推杆或者液压千斤顶，还包括动荷载施加设备GDS激振器。

本发明提供的这种利用上述测试装置模拟测试机场非饱和道基动、静荷载下性能变化的方法，装置需配套监测设备多点位移计、微型土压力计、TDR探针、张力计和微型透地雷达，包括以下步骤：

一、静荷载条件下的道面性能测试