[发明专利]一种室内模拟吹填砂施工效果的模型装置及其实施方法

权利要求书

1. 一种室内模拟吹填砂施工效果的模型装置，该模型装置由实验箱、测试系统以及加载系统三部分组成，其特征在于，所述的试验箱为无盖五面体，中央分隔板将试验箱分隔成两个相同分区；箱体下方设置排水阀门，测试系统由位移计、土压计、孔压计以及DH3816 静态应变测试系统构成；加载系统由水箱加压系统和冲击夯加压系统组成。

2.根据权利要求1所述的一种室内模拟吹填砂施工效果的模型装置，其特征在于，试验箱正面为有机玻璃，除正面以外的其它面为钢板；四个侧面由等边角钢连接，每个侧面通过螺栓与等边角钢固定；箱体底面轮廓与侧面外轮廓一致，底面与侧面也通过螺栓连接；箱体左右两个面下方设置所述的排水阀门；水箱加压系统用于代替静力碾压系统，冲击夯加压系统用于代替振动碾压系统。

3.一种室内模拟软土基上深厚吹填砂道路路基施工效果的多工况试验方法，包括以下步骤：

1）根据施工现场实际需求确定试验目的：研究软土路基道路拓宽工程吹填砂条件下的施工措施、施工参数的优化及施工过程的风险预控，通过试验论证吹填砂路基可靠性，积累相关理论经验，为吹填砂施工提供理论指导和依据；

2）根据试验目的确定试验内容：根据试验目的，确定若干影响施工效果的参数，参数包括碾压机械、碾压路线、碾压次数、填筑厚度、静置时间、桩基础；然后分别以某一参数作为变量进行对照试验；

3）确定试验比尺：模型试验的核心是通过相似比尺的控制，利用模型测试量来反映原型的物理指标，试验选择与实际工程相同的材料，所加荷载以及测点的应变位移只与几何相似常数有关；

4）确定装置尺寸：根据试验比尺计算出模型箱尺寸、桩基尺寸以及吹填厚度。

4.一种室内模拟软土基上深厚吹填砂道路路基施工效果的多工况试验方法，包括以下步骤：

(1) 软土填筑：

(2) 监测仪器布置：

位移计每个分区设置三个，分别位于路基中间和路基两边，通过悬架埋置在土表；土压计每个分区设置两个，共四个，埋置在软土层下150mm；孔压计每个分区也设置两个，共四个，埋置于软土层下150mm；侧向位移计四个，埋置于围堰外侧软土层内；

(3) 吹填砂分层填筑：

(4) 排水方式：

填筑完软土地基，铺设200mm厚砂垫层，插打塑料排水板，用直径为60mm的钢管代替插板机；需要静力碾压的区域用水箱加载500kg，需要振动碾压的区域用冲击夯代替，静置两天然后卸载；

(5) 桩基础施工：

(6) 数据采集：

(7) 改变吹填厚度、静置时间、排水方式等参数循环(1)~(6)。

5.根据权利要求4所述的一种室内模拟软土基上深厚吹填砂道路路基施工效果的多工况试验方法，其特征在于，步骤（1）具体为：在模型箱内底层填筑500mm厚的工地取来的软土；长度方向模型箱内两侧设置围堰，围堰用袋装砂制作而成，搁置在软土基之上，每层厚度根据比尺确定。

6.根据权利要求4所述的一种室内模拟软土基上深厚吹填砂道路路基施工效果的多工况试验方法，其特征在于，步骤（5）具体为：在有桩基础的工况中，根据实际桩径、桩长以及试验比尺确定模型桩，在插打完塑料排水板后施工桩基础；桩基础用C35混凝土预制桩代替。

7.根据权利要求4所述的一种室内模拟软土基上深厚吹填砂道路路基施工效果的多工况试验方法，其特征在于，步骤（3）具体为：根据分层填筑厚度和试验比尺计算出试验中分层填筑厚度，填筑后铺匀，然后按泥沙含水量向模型箱内喷水。

8.根据权利要求4所述的一种室内模拟软土基上深厚吹填砂道路路基施工效果的多工况试验方法，其特征在于，步骤（6）具体为：每次在填筑完成后，静置24小时候后开始碾压，每次碾压结束后记录一次传感器读数、排水量以及排水时间。