[发明专利]一种用于土体动力湿化研究的试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种用于土体动力湿化研究的试验装置及试验方法，装置包括动力系统，传力系统和加载系统；传力系统包括横梁，横梁的一端设有所述动力系统，横梁的另一端与固定支架铰接，动力系统包括多个长度可调、夹角可调的旋杆，旋杆的自由端均设有滚轮，旋杆的旋转面与横梁共面，且旋转过程中滚轮能够与横梁的底部接触；加载系统包括加载板，加载板底部与土样接触，加载板顶部中心通过传力杆与横梁铰接。本发明能够模拟不同车辆动力荷载加载和水体入渗湿化条件下各类土体的累积变形，通过对旋杆长度及夹角的组合，灵活调整在某一加载频率下的加载间隔，提高了试验的准确性和普适性，土体经过动荷载作用后受力情况明确。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，涉及一种用于土体动力湿化研究的试验装置及试验 方法。

背景技术

随着我国交通运输工程的快速发展，穿越不良地质环境的高速公路里程不断增加， 所以，在道路施工时，因地制宜的就近选用不良土体作为路用填料将不可避免。路基填料的动静力学参数是否准确，对道路的稳定性和长期正常运营至关重要。然而部分不良 岩土体在进行路基填筑后，在动力作用下会逐渐发生崩解软化等不利反应，但采用传统 的动力三轴试验仪在进行动力试验时，由于试验仪器限制与不良岩土体的自身特性，容 易导致试验失败，同时也无法有效的反应岩土体在动荷载作用下的崩解软化破坏。

目前，国内部分学者对该类加载装置的动力系统部分进行了一些改进，如采用激振 器作为装置中的动力源，通过计算机将控制信号输入激振器的方式来产生动荷载。但对于路基填土的动力试验而言，通常路基土体在动荷载试验中所受加载频率在10HZ以下(0.5～5Hz之间)，动应力在10-35Kpa之间，而激振器的原理均是通过一组或多组偏心 轮或偏心块的高速旋转的离心力来产生激振力，只有当偏心轮或偏心块的旋转频率达到 一定程度后(一般频率在几十Hz，甚至上百Hz范围内才能产生有效的动荷载)，才能 产生合适稳定的激振力。如果旋转频率偏低，则偏心轮或偏心块难以形成足够的离心力， 因此频率越低激振器产生的激振力越小，且越不稳定。而路基动力加载试验属于加载频 率低，动力荷载变化幅度大(对于常用的截面半径7.5cm的路基土试样而言，在进行动 力加载时10-35Kpa所对应的动荷载将达到176N～618N)，因此，在路基土动力试验中采 用激振器作为动力源是无法达到试验要求的。并且目前对于同时考虑水体和动荷载耦合 作用下的土体变形破坏问题研究还不够完善，在实际工程运用中还存在不足，因此设计 出一种适用于路基土体在不同低频率动力和湿化条件下的试验装置进行相关试验研究是 十分有必要的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于土体动力湿化研究的试验装置，能够模拟 不同车辆动力荷载加载和水体入渗湿化条件下各类土体的累积变形，通过对旋杆长度及 夹角的组合，灵活调整在某一加载频率下的加载间隔，提高了试验的准确性和普适性，土体经过动荷载作用后受力情况明确，结构合理、成本低，解决了现有技术中存在的问 题。

本发明的另一目的是，提供一种用于土体动力湿化研究的试验装置的试验方法。

本发明所采用的技术方案是，一种用于土体动力湿化研究的试验装置，包括动力系 统，传力系统和加载系统；

所述传力系统包括横梁，横梁的一端设有所述动力系统，横梁的另一端与固定支架 铰接，动力系统与固定支架之间的横梁上安装有所述加载系统，动力系统与加载系统之间的横梁上安装有挂钩，用于加载对应质量的砝码；

所述动力系统包括多个长度可调、夹角可调的旋杆，旋杆的一端均安装于回转驱动 机构的输出轴上，旋杆的自由端均设有滚轮，旋杆的旋转面与横梁共面，且旋转过程中滚轮能够与横梁的底部接触；

所述加载系统包括加载板，加载板底部与土样接触，加载板顶部中心通过传力杆与 横梁铰接，土样放置于加载筒内，加载筒的筒壁上开有注水孔，注水孔处安装有止水螺丝，加载筒安装于固定支架上。