[发明专利]一种碎石桩加固软土路基的土工离心模拟试验方法

摘要

本发明公开了一种碎石桩加固软土路基的土工离心模拟试验方法，使用到模型箱、模拟材料、量测设备、排水设备以及砂桩制作设备，模型箱用于放置模拟研究区域的模拟材料；量测设备放置在土层内部不同高度处和路堤表面，以获得土层内部的应力值和表面的沉降量；排水设备放置在模型箱内部，用于缩短排水路径；砂桩制作设备用于制作研究区域的碎石桩。该试验方法包括确定所需研究的影响因素、确定模型材料、模型试验前期准备、进行模型试验。本发明可以用于研究路堤荷载作用下碎石桩桩顶和桩周软土之间的差异沉降、碎石桩和桩周土之间的应力分担规律、不同路堤高度对土拱效应的影响以及路基中应力的变化规律。

主权项

一种碎石桩加固软土路基的土工离心模拟试验方法，其特征在于：包括如下步骤： (1)确定所需研究的影响因素，根据模型箱的尺寸，采用量纲分析法确定各相似常数；所述模型箱为无盖长方形箱体结构，其中一个侧面为透明玻璃板，其他三个侧面和底面为铝合金铆接结构； (2)确定模拟试验材料，包括试验用土、模拟碎石桩的砂以及建造路堤的粉土； (3)试验仪器准备，包括离心机、试验仪器、测量仪器和碎石桩的制作设备； (4)将模型箱放置在离心机上进行模拟试验，包括如下步骤： (41)玻璃板标记：在模型箱的透明玻璃板上描标记点，用于数值照相处理； (42)硬粘土层的铺设：在模型箱的底部铺设取自于研究区域的硬粘土，在硬粘土层顶部铺设一层土工布，然后再铺设一定厚度的第一砂垫层；设置离心加速度和离心时间，开启离心机对硬粘土进行固结；固结结束后去除第一砂垫层； (43)软粘土的铺设：将取自于研究区域的软粘土制成泥浆，将泥浆置于硬粘土层上的土工布上，然后再铺设一定厚度的第二砂垫层；在自重条件下进行固结；固结结束后去除第二砂垫层； (44)空心排水管安装：将空心排水管以矩形阵列方式等间距竖直插入模型箱内、直至模型箱底部，以排除软粘土中的孔隙水，积水排完后拔出空心排水管；所述空心排水管的下部侧面均匀布置有若干连通管体的孔洞，所述最高位置的孔洞高度高于软粘土一半位置的高度； (45)碎石桩的制作：利用砂桩制作设备制作碎石桩桩；在碎石桩制备完成后，将碎石桩以矩形阵列方式等间距竖直插入软粘土内，碎石桩的高度与软粘土的高度相等； (46)埋设传感器，在软粘土层上的土工布上铺设砂垫层，在砂垫层上建造路堤； (47)在模型箱的透明玻璃板前架设摄像机，设置离心加速度和离心时间，开启离心机，读取数据。