[发明专利]列车荷载作用下坎儿井地基塌陷的模型试验装置及方法

权利要求书

1.一种列车荷载作用下坎儿井地基塌陷的模型试验装置，其组成是：

无盖的试验箱体(1)的前面为有机玻璃板(1a)，其余各面为钢板；所述的试验箱体(1)内填筑有地基土(2)，地基土(2)内埋设有模拟坎儿井暗渠塌陷变形的充满水的水袋(3)，所述的水袋(3)由橡胶制成，呈圆柱体、端面靠近有机玻璃板(1a)；

所述的地基土(2)表面的中部铺设有混凝土垫板(4)，混凝土垫板(4)上表面的中部与千斤顶(5)的下端相连；千斤顶(5)的上端与反力架(13)相连；

所述的混凝土垫板(4)上固定有测试地基整体位移的位移计(10)，地基土(2)内放置多个土压力盒(6)，插入试验箱体(1)的水管(7)的管口与水袋(3)相连，试验箱体(1)外部的水管(7)上还设置有水压力计(9)和电磁阀(8)；地基土(2)内还均匀分布有多个示踪粒子，试验箱体(1)的前方设置有粒子图像测速装置(11)；所述的位移计(10)、土压力盒(6)、电磁阀(8)、水压力计(9)、粒子图像测速装置(11)均与计算机电连接。

2.根据权利要求1所述的一种列车荷载作用下坎儿井地基塌陷的模型试验装置，其特征在于：所述的试验箱体(1)的钢板的内壁还设有泡沫板(12)。

3.根据权利要求1所述的一种列车荷载作用下坎儿井地基塌陷的模型试验装置，其特征在于：所述的地基土(2)内放置多个土压力盒(6)的具体方式是，所述的土压力盒(6)为9个，按3行3列的方式均匀分布于水袋(3)的上方，中间一列的土压力盒(6)位于水袋(3)的正上方。

4.一种使用权利要求1、2或3所述的列车荷载作用下坎儿井地基塌陷的模型试验装置，对列车荷载作用下坎儿井地基塌陷进行模拟试验的方法，其步骤为：

A：计算机读取并记录位移计(10)、土压力盒(6)和水压力计(9)的数据，得到地基土(2)的初始位置和地基土(2)的初始土压力和水袋(3)的初始压力；

B：由千斤顶(5)通过混凝土垫板(4)对地基土(2)逐级施加静载荷，每级静载荷至少保持50s，50s后计算机读取并记录本级静载荷下，位移计(10)、土压力盒(6)和水压力计(9)的数据，得到各级静载荷的地基土(2)的位移和地基土(2)的土压力和水袋(3)的压力；当静载荷达到设定的列车等效荷载值时，静载荷始终保持；

C：计算机控制电磁阀(8)，使得水袋(3)的水以每分钟流出水袋(3)1％的水量向外排出，直至排水量达到水袋体积20％～30％止,水袋(3)的顶面缓慢下沉,以模拟地下暗渠缓慢塌陷；同时，粒子图像测速装置(11)每分钟进行一次拍照，并将拍照数据上传至计算机；

D：计算机控制电磁阀(8)，使得水袋(3)的水以每分钟流出水袋(3)5％水量的流速向外排出，直至水袋(3)的水排完，以模拟地下暗渠迅速坍塌；同时，粒子图像测速装置(11)每分钟进行一次拍照，并将拍照数据上传至计算机；

E：千斤顶(5)回缩，卸去对地基土(2)的载荷，然后粒子图像测速装置(11)进行最后一次拍照，试验完成。