[发明专利]一种桩承式加筋路基的模型试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及道路工程领域，特别是涉及一种桩承式加筋路基的模型试验装置。

背景技术

软土是软弱粘性土的简称，在我国分布广泛。桩承加筋复合路基是一种很适合在天然软土地基上修建公路、城市道路的路基形式。桩承式加筋复合地基，是指天然地基在地基处理过程中，下部土体得到竖向增强体—“桩”的加强从而形成桩土复合地基加固区，而在该区上部得到水平向增强体—“网”的加强从而形成加筋土复合地基加固区，并能使桩-网-土三者协同作用，共同承担荷载的人工地基。

桩承式加筋路基具有桩承、垫层、排水、挤密、加筋、防护等综合效能；具有沉降变形小而且沉降速度快、工后沉降容易控制、稳定性高、不需要预压期、工期短、施工方便等优点；由于网材的作用，可布置成疏桩、减少桩的使用量，进而大幅减少工程造价，具有良好的工程性质和社会经济效益，应用前景广阔。

桩承式加筋复合地基的基本组成部分为：①上部路堤填土；②上部网或网组成的加筋土；③中下砂石褥垫层或由网组成的复合垫层；④下部一般为桩与土组成的桩土加固区；⑤最下部的天然软土层或者持力层。

因为桩承加筋体系的复杂性，至今仍没有统一的力学模型来描述这种地基加固方式的作用机理。室内模型试验是按一定的几何比例设计模型，并在外荷载作用下观测其变形性能。室内模型试验是研究桩承加筋体系的重要手段，通过模型试验可以直接观测到与工程实际相近的受力状态和变形特性，也可以对采用的理论和数学物理模型进行论证。

为了使试验的结果较为合理可信，对试验装置的尺寸、各项参数等需要进行相似性分析。桩承加筋复合地基的沉降和承载力规律,属于比较复杂的物理现象,参与其中的物理量相当多,目前甚至没有一个哪怕是统一的经验方程描述,因此既无法采用定律分析法,也无法应用方程分析法,最终只能采用应用最为广泛的量纲分析法。

根据现有经验公式和理论分析,软土厚度对复合地基在荷载作用下的沉降变形特性来说是一个重要的因素,在量纲分析中不可忽略。其他尺寸包括路基宽度等，都对复合地基有着不可忽略的影响，因此在量纲分析中也需要加以考虑，这里没有将桩间距作为一个物理量在量纲方程中加以考虑是因为桩间距是影响土拱效应的重要变量，所以进行单独考虑，软土压回弹模量、土工格栅的抗拉强度在量纲分析中也必不可少。

就目前国内情况来看，对于这一处理技术的研究时间还比较短，对一些机理的认识还不太统一：如加筋层对调整荷载分担比的作用、桩端土层的性质影响、土层性质的影响、沉降对桩土应力比的影响等等。这些问题的解决将直接影响到设计的合理性，模型实验具有参数容易调整、边界条件易控制等优点，适合模拟这种复杂的情况。但现有的一些模型设计在参数的选择上没有按照相似原理，带有较强的主观随意性。而且体量较大，改变试验参数时需要将上部填土全部取出，试验工作量很大。

CT技术是计算机断层扫描技术的简称，是一种无损探测技术，广泛运用于混凝土探伤、岩石裂缝发展预测、沥青组分探测之中。但其很少应用于桩承加筋路基试验之中，因为土体的密实程度不同，所以X射线透过后土体吸收的射线百分比也不同，进而CT值也不同，通过对各个断面的CT值进行收集之后，就可以形成整个三维模型的CT值图，通过该图可以分析出桩承加筋式路基的传力特点，进而总结出荷载传递机理。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种桩承式加筋路基的模型试验装置，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种桩承式加筋路基的模型试验装置，包括设有模型土容纳空间的模型箱本体和配重，所述模型土容纳空间中设有承载板，还包括一个或多个模型桩，所述模型桩包括模型桩帽和模型桩杆，所述承载板上设有模型桩孔，所述模型桩帽位于所述承载板上，所述模型桩杆自模型桩帽向下延伸入模型桩孔中，所述模型桩帽上方还设有碎石褥垫层。

在本发明一些实施方式中，所述模型土容纳空间中设有待测模型土，所述配重位于所述待测模型土上。

在本发明一些实施方式中，所述模型桩帽和模型桩杆之间为可拆卸连接。

在本发明一些实施方式中，所述模型桩杆和模型桩孔上设有互相配合的螺纹。

在本发明一些实施方式中，所述模型桩杆贯穿所述承载板。

在本发明一些实施方式中，所述承载板底部还设有一个或多个升降控制杆，所述模型箱本体的底部设有升降控制孔，所述升降控制杆自所述承载板向下延伸入升降控制孔并贯穿所述模型箱本体的底部。