[发明专利]测定复合地基侧向变形与分层沉降的模型试验装置

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，特别是一种测定复合地基侧向变形与分层沉降的模型试验装置。

背景技术

近年来我国高速铁路与公路建设迅猛发展，这种大规模的新线建设将不可避免的遇到软弱地基，而高速铁路与公路对路基工后沉降提出十分严格的控制要求，为控制软土地基稳定性、工后沉降以及工后不均匀沉降，各种地基处理方法应运而生。复合地基作为一种经济有效的地基处理方法已得到广泛应用，但其加固机理、沉降计算方法等理论研究滞后于工程实践。现场试验虽然能提供更直接可靠的数据，可以直接指导工程实践，但试验周期长，费用高，影响因素多，通过现场试验一一进行研究是不可行的。而室内模型试验的可操作性强，对于影响因素多、作用机理复杂的研究对象，易于通过调整试验参数和改变试验条件而针对性研究其中一项或几项因素，从而揭示工程问题的本质，已成为研究复合地基性状、探讨其机理的重要手段。

模型试验装置能否反映实际受力边界条件是室内模型试验成功与否的关键。软土路基设计中，沉降控制是最重要的问题之一，而软土路基在路堤荷载作用下侧向变形显著，是影响路基最终沉降量大小的重要因素，同时侧向位移速率也是路基填筑的控制因素。周镜院士(1999年)全面析了土体的侧向变形，认为在沉降的3个阶段(瞬时沉降、固结沉降及次固结沉降)中都应考虑侧向变形的影响。而现有的模型试验研究中大多都采用了刚性边界，限制了侧向变形的发展，与现场边界条件有较大差异，试验结果的准确性必然受到很大影响，难以反映实际的受力变形特性。土体分层沉降是研究复合地基沉降特性和加固机理的重要指标，现有的模型试验主要采用在试验土体中直接埋设沉降标来测试土体内部沉降，但试验土体为软黏土时，由于其黏性大，直接埋设的沉降标容易在试验过程中被土体遮掩，丢失标记，导致不能连续跟踪测量变形结果，得不到预期结果，造成人力物力的浪费。因此，如何根据实际土层情况和受力边界条件，设计与之相匹配的模型试验装置以合理、简便、有效模拟复合地基的受力变形特性，已成为工程实际中指导复合地基施工与设计优化时迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种结构简单、可以充分考虑土体侧向变形的影响，更符合现场的边界条件，能够更准确地研究复合地基加固机理的测定复合地基侧向变形与分层沉降的模型试验装置。

一种测定复合地基侧向变形与分层沉降的模型试验装置，包括反力槽、加载板、竖向反力架、横向反力架、竖向千斤顶和模型槽，所述模型槽的左右两侧、后侧和底部密封，所述模型槽的前侧采用高强有机玻璃板密封，所述模型槽内右侧安装有侧向受力测量机构，所述模型槽内侧向受力测量机构的左侧设有试验土体。

本发明中，所述侧向受力测量机构包括框架、滑轨、抽屉、弹簧和位移计，所述框架的右侧紧贴所述模型槽的右侧内壁，所述框架内安装有多对滑轨，每对所述滑轨上安装有抽屉，所述抽屉的一侧与所述试验土体接触，另一侧通过弹簧顶压在所述模型槽的右侧内壁上，所述抽屉与所述试验土体之间设有硅胶垫，所述抽屉上设有位移计。

本发明中，所述高强有机玻璃板上绘制有水平及垂直刻度网格。

本发明中，所述试验土体在垂直方向设有多个分层沉降标，所述分层沉降标为质量轻体积小的物体，所述分层沉降标的前侧与所述高强有机玻璃板接触，后侧安设在所述试验土体中，在同一垂直方向上的多个所述分层沉降标用细绳连接，在同一垂直方向的所述相邻分层沉降标间距确定。

本发明中，所述相邻的抽屉之间预留有空隙。

本发明中，所述硅胶垫比与之接触的所述抽屉的接触面大10％～15％。

采用上述方案，本发明在土体侧面设置有抽屉，并且在抽屉上设有弹簧，因此可以充分考虑土体侧向变形的影响，更符合现场的边界条件，能够更准确地研究复合地基加固机理，另外可通过调整抽屉尺寸大小模拟土体分层厚度，通过改变弹簧弹性系数模拟不同土体的侧向变形，再次，可通过分层沉降标准确的采集土体分层沉降值。

综上所述，本发明主要适用于软土地基等侧向变形显著的复合地基室内模型试验，可以模拟单层或双层以及多层地基，结构简单合理，观测方便可行；可实现复杂条件下复合地基侧向变形与分层沉降的室内模拟，可为实际工程复合地基设计优化与加固机理分析提供依据。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是图1所示实施例模型槽I-I剖面图；

图3是实施例长板短桩复合地基模型试验土体侧向变形分布规律曲线；

图4是实施例长板短桩复合地基模型试验土体深层沉降分布规律曲线；