[发明专利]一种模拟铁路路基翻浆冒泥病害现象试验装置和试验方法

说明书

本发明公开了一种模拟铁路路基翻浆冒泥病害现象试验装置和试验方法。所述模拟铁路路基翻浆冒泥病害现象试验装置包括轴向加载架、反力架、水循环模型箱和升降式弹性基座；所述轴向加载架包括加载架顶板、加载架底板、以及支撑立柱、振动装置、以及加载机构；所述反力架包括压板、连接在压板和加载架底板之间的加压柱；所述加压柱穿过所述加载架顶板；所述升降式弹性基座安装在加载架底板的上表面，所述加载机构与升降式弹性基座之间安装有水循环模型箱；所述水循环模型箱包括模型箱，储水室，以及土样存储腔，所述储水室和土样存储腔之间通过透水板隔开；所述加载机构的底部为伸入所述土样存储腔内可竖向移动的加载板。本发明可以同时开展模拟动荷载、水分条件和土体物理特性多种组合形式下的模型试验。

技术领域

本发明涉及一种模拟铁路路基翻浆冒泥病害现象试验装置和试验方法。

背景技术

路基是铁路线路的重要组成部分，其作用是承受列车动荷载和上部结构荷载。路基基床翻浆冒泥是铁路轨道的一种新型病害，对线路运营的安全性和舒适性具有重要的影响。翻浆冒泥病害现象的发生，不仅可能引起路基的不均匀沉降，影响列车的正常运行，增加线路的维护费用，严重时还可能对列车运行构成极大地安全隐患。

目前国内外学者普遍认为，路基填土颗粒材料的物理力学特性是形成翻浆冒泥病害现象的内因，列车动荷载作用是路基产生翻浆冒泥病害的外因，水是翻浆冒泥病害现象发生的诱发因素，但是对于铁路路基翻浆冒泥病害的作用特性和发生的机理问题并未得到一个统一、可信的结论。特别地，水作为路基产生翻浆冒泥现象的主要诱发因素之一，充分研究土体在动荷载作用下，水分在土体颗粒间的迁移形式、迁移规律和迁移影响因素对翻浆冒泥病害现象的机理认知将具有重要意义，为进一步提出切实有效的翻浆冒泥病害的治理措施和整治技术方案将具有重要的意义。

中国专利申请公开号CN106771076A和CN206399943U公开了一种高速铁路无砟轨道路基翻浆冒泥试验系统，包括轨道-路基结构模型、高速列车荷载模拟加载装置、雨水滴浸装置和测量与观测装置。轨道-路基结构模型为双向预应力钢筋混凝土结构；高速列车荷载模拟加载装置包括多个作动器；雨水滴浸装置包括储水箱以及支撑层侧面滴水部件和轨道板上钻孔浸水部件中的至少一种；测量与观测装置包括综合测试仪、土体张力计、张力计、土体水分数据采集器、孔隙水压计、超声波流量计、动力触探仪等。该专利的混凝土上打地锚，反力是采用堆载方式完成的，体积非常庞大。而且土木工程专业的模型试验做的规模越大，不可控的因素越多，像有些边界条件、试样的均匀度等因素很难始终控制一致。同时，这种试验装置基本就是一次性的，不具备良好的试验重复性，开展一次试验更是费工费时。

此外，CN106771076A和CN206399943U的补水是借助一个模拟降水装置，其实关于铁路路基翻浆冒泥病害现象的水分来源现在并不明确，相关铁路部门在长期实地统计观测中也发现，某些地区即使长期不降水，此时铁路路基内的土层体积含水量很低，但是在频繁的铁路动荷载作用下仍会出现局部路基的翻浆冒泥现象，因此肯定不能是简单的仅考虑是降水造成路基上部富水而形成的病害问题，必须有待进一步的研究。

中国专利公开号CN206804373U公开了一种模拟无砟轨道路基翻浆的试验装置，包括模型箱、加载板、水箱。所述模型箱内腔的边长、高度分别不小于加载板边长的1.2倍、0.8倍，所述模型箱置于带凹槽的底座上；模型箱底部设置有通水孔，通水孔位于底座的凹槽上方，通水孔依次与底座凹槽中的水管、底座外的通水阀门相连；所述加载板位于模型箱内腔上部，与模型箱在同一中轴线上，其四边与模型箱四边壁平行；加载板通过螺杆与作动器连接；所述水箱下端边壁设置有供水阀门，供水阀门依次与软水管、通水阀门活动连接。该种装置能在室内模拟出不同工程条件下无砟轨道基床的翻浆现象。

发明内容

本发明旨在提供一种模拟铁路路基翻浆冒泥病害现象试验装置和试验方法，该试验装置使用方便快捷、精度可靠，该试验方法可以同时开展模拟动荷载、水分条件和土体物理特性多种组合形式下的模型试验。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：