[发明专利]一种加筋碎石桩冻融循环单轴压缩试验装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种加筋碎石桩冻融循环单轴压缩试验装置及试验方法，该试验装置包括箱体、放置在箱体内且侧部由透水的土工合成材料包裹的加筋碎石桩、注入所述箱体内的水、安装在所述箱体上方且活动端抵住所述加筋碎石桩顶端的加压机构，以及伸入箱体内的水的液位下方的冷冻循环机构。与现有技术相比，本发明能够模拟外界真实环境温度变化，可以快速实现加筋碎石桩的冻结过程，能根据试验要求来模拟加筋碎石桩在冻融循环条件下的单轴压缩，方便快捷，操作方法简单，实用性强，便于推广使用。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种加筋碎石桩冻融循环单轴压缩试验装置及试验方法。

背景技术

我国拥有大面积的冻土区，占陆地国土面积的三分之二以上，其中季节性冻土区(季冻区)占陆地国土面积的53.5％，分布在贺兰山至哀牢山一线以西的地区，以及此线以东、秦岭-淮河线以北的广大地区。季冻区分布有比较广泛的湿地，面积约为3500万公顷，约占我国湿地总面积的53％。加筋碎石桩是在土工合成材料套筒内填充碎石、砾石、砂等散体材料而制成，可显著提高其在软土地基中的承载能力、减少地基的沉降量、同时还可保持很好的竖向排水能力等特性。

由于粘结材料桩(如水泥土桩、混凝土桩等)会影响湿地土质、水质或地下水渗流环境，因此采用加筋碎石桩来处理湿地软土地基处理是一个很好的选择。但是，季冻区地基土体经历冻结与融化两种状态，冻融循环会导致土体强度降低、沉降增大，是季冻区地基病害的最主要原因。季冻区冻融循环作用也会对加筋碎石桩桩体产生强度和变形的影响，因此，亟需一种试验装置和试验方法来研究冻融循环作用下加筋碎石桩桩体的强度和变形特性。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种加筋碎石桩冻融循环单轴压缩试验装置及试验方法，能够模拟外界真实环境温度变化，可以快速实现加筋碎石桩的单向冻结过程，能根据试验要求来模拟加筋碎石桩在冻融循环条件下的单轴压缩，方便快捷，操作方法简单，实用性强，便于推广使用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种加筋碎石桩冻融循环单轴压缩试验装置，包括箱体、放置在箱体内且侧部由透水的土工合成材料包裹的加筋碎石桩、注入所述箱体内的水、安装在所述箱体上方且活动端抵住所述加筋碎石桩顶端的加压机构，以及伸入箱体内的水的液位下方的冷冻循环机构。

进一步的，所述的土工合成材料为土工织物或土工格栅。

进一步的，注入箱体内的水与加筋碎石桩的顶端面齐平。

进一步的，所述的箱体的顶部还设有箱盖，该箱盖通过销钉封盖在箱体上。

进一步的，所述的加压机构包括布置在箱盖上方的伺服系统、与所述伺服系统的活动端连接的传力柱，以及抵住所述加筋碎石桩顶端的承压板，所述的传力柱的底端穿过所述箱盖并连接所述承压板。

进一步的，所述的加筋碎石桩内还预埋有温度传感器，所述的箱盖上还设有温度采集仪，该温度采集仪还连接所述温度传感器，用于采集所述温度传感器反馈的温度数据并显示。

进一步的，所述的冷冻循环机构包括位于箱盖上方的循环设备，以及置于所述箱体的液位下方并围绕所述加筋碎石桩布置的硅胶管，所述硅胶管的两端分别穿过所述箱盖并连接所述循环设备，在硅胶管内通冷冻循环介质。

更进一步的，所述的冷冻循环介质为质量分数90％以上的高浓度乙二醇。

进一步的，所述的箱体内还设有隔热保温材料。

本发明的技术方案之二提供了一种加筋碎石桩冻融循环单轴压缩试验方法，其采用如上所述的试验装置实施，包括以下步骤：

(1)先在土工合成材料中分层放置碎石并压实，制成加筋碎石桩，同时，在加筋碎石桩中预埋温度传感器，然后，将制好的加筋碎石桩放入箱体中；