[发明专利]一种测试土质边坡防护结构允许法向冻胀位移的装置及方法

说明书

一种测试土质边坡防护结构允许法向冻胀位移的装置及方法，它涉及一种允许法向冻胀位移的装置及方法。本发明为了解决土质边坡防护结构在寒区水利工程中的设计、应用和推广受到限制。本发明的防护结构位移测试装置安装在土质边坡基土不均匀冻胀、融沉变形模拟装置的正上方，用来测试土质边坡防护结构的位移；方法：顺时针旋转第二丝杠，当最内环的环形体上升至设定限位时，带动第二环形体升起，直到累积抬升高度达到预先设定的基土不均匀冻胀变形为止，完成冻胀变形的模拟；逆时针旋转第二丝杠环形体复位，完成融沉变形的模拟；用三维地形测量系统测试非均匀冻胀、融沉变形过程中防护结构的位移。本发明用于允许法向冻胀位移的测量。

技术领域

本发明涉及一种允许法向冻胀位移的装置及方法，具体涉及一种测试土质边坡防护结构允许法向冻胀位移的装置及方法，属于水利工程土质边坡防护结构冻害防治领域。

背景技术

寒区土质边坡防护结构的冻害，主要因为基土非均匀冻胀造成防护结构过大变位。为避免冻害发生，寒区水工建筑物抗冻设计时，选择允许法向冻胀位移作为控制指标。允许法向冻胀位移值是指防护结构在基土冻胀、融沉作用下，不产生累积残余位移的允许值，即基土法向冻胀位移不大于此值时，防护结构能满足设计和正常使用的要求。现行抗冰冻设计规范中，对混凝土、浆砌石和沥青混凝土允许法向冻胀位移值进行了规定，数值是综合我国北方各地的工程观测的成果提出的。

随着水利科技进步与发展，诸如胶结土、混凝土铰接块及雷诺垫等新型边坡防护结构不断出现，这些结构的允许法向冻胀位移没有规范可依。而且，目前实验室条件下，尚没有测试土质边坡防护结构允许法向冻胀位移的方法。上述原因导致新型土质边坡防护结构在寒区水利工程中的设计、应用和推广受到限制。

发明内容

本发明的目的是为了解决由于目前实验室条件下，尚没有测试土质边坡防护结构允许法向冻胀位移的装置和方法，导致土质边坡防护结构在寒区水利工程中的设计、应用和推广受到限制。进而提供一种测试土质边坡防护结构允许法向冻胀位移的装置及方法。

本发明的技术方案是：一种测试土质边坡防护结构允许法向冻胀位移的装置，它包括土质边坡基土不均匀冻胀、融沉变形模拟装置和防护结构位移测试装置A，防护结构位移测试装置A安装在土质边坡基土不均匀冻胀、融沉变形模拟装置的正上方，并用来测试土质边坡防护结构的位移；土质边坡基土不均匀冻胀、融沉变形模拟装置包括托板、支架、托盘倾斜调整组件、环架、多个环凸组件和环凸升降控制组件，托板为矩形托盘，支架的上部偏心转动安装在托板长度方向的两端，托盘倾斜调整组件安装在支架上，且托盘倾斜调整组件的升降部与托板长度方向的下端面端部连接，环架安装在托板内，环架由多个环形体由内至外依次套装而成，每间隔一个环形体的下端面上安装有多个环凸组件，安装在同一个环形体上的相邻两个环凸组件呈轴对称布置，环架下端面上的多个环凸组件相错排布，环凸升降控制组件安装在托板的下方，且环凸升降控制组件与最内环的环形体连接，通过环凸组件的逐级带动下，使环架形成环形山丘状。

本发明还提供了一种土质边坡防护结构允许法向冻胀位移的装置的允许法向冻胀位移测试方法，它包括以下步骤：

步骤一：在托板的槽内按照设计好的含水率及干密度填筑20cm边坡基土；

步骤二：调整托盘倾斜调整组件，按照边坡的坡比，将托板调至设计的倾斜角度；

步骤三：按照设计要求，在边坡基土上铺设边坡防护结构；

步骤四：启动土质边坡基土不均匀冻胀、融沉变形模拟装置正上方框架上的防护结构位移测试装置，测量获取边坡防护结构的三维地形参数；

步骤五：根据基土的冻胀级别，调整固定在每个环形体上的4个限位螺栓距离环形体下端面的间距位置；