[发明专利]岩土与地下工程模型试验交通动荷载模拟装置及试验方法

说明书

本发明属于岩土与地下工程技术领域，具体公开了一种岩土与地下工程模型试验交通动荷载模拟装置及试验方法，首先，在模型箱内制备岩土体模型，再分别布置加载系统、数据采集系统和控制系统，从而完成模拟装置的组建。其次，启动模拟装置，对模型箱内的岩土体模型施加荷载；通过数据采集系统采集岩土体模型所受载荷数据以及施加荷载对岩土体模型的影响。本发明采用基础荷载加载单元和动荷载加载单元对岩土体模型施加荷载，使岩土体模型受力能够反映原型情况。本发明的加载系统采用PLC控制换向阀来实现动荷载的加载，应用范围较广，成本低，加载能力强，可以多组同时加载，对交通动荷载作用下岩土与地下工程模型试验研究具有重要的意义。

技术领域

本发明属于岩土与地下工程技术领域，具体涉及一种岩土与地下工程模型试验交通动荷载模拟装置及试验方法。

背景技术

在岩土与地下工程领域，人们常采用试验方法来分析和研究现象的机理与本质，以解决工程实际问题并进行理论验证或提升。试验方法主要包括原型试验和模型试验，其中原型试验方法因费用较高、试验周期较长、边界条件复杂等原因而受到限制；模型试验方法则可根据相似原理使模型和原型的应力与应变等相似，破坏机理等相同，从而再现原型特性，且模型试验克服了原型试验费用较高、试验周期长、边界条件不明确等缺陷，因而被广泛应用于岩土与地下工程等研究领域。

岩土与地下工程模型试验对岩土体模型施加上部静荷载时可采用千斤顶或试块堆载来实现加载。然而，岩土与地下工程模型也可能承受竖向循环交通动荷载的作用，如公路或铁路路堤、穿越公路或铁路的城市地铁等。目前实验室在进行交通动荷载模拟时可采用集成式的加载泵(如动三轴仪)，但该仪器采购成本很高，且加载能力较小，仅适用于小块试样加载，无法完成缩尺模型的交通动荷载加载。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的岩土与地下工程模型试验交通动荷载模拟装置及试验方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种岩土与地下工程模型试验交通动荷载模拟装置及试验方法，以至少解决目前试验室动荷载成本较高，适用范围有限，荷载模拟不够准确等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种岩土与地下工程模型试验交通动荷载模拟装置，所述模拟装置包括岩土体模型、加载系统、数据采集系统和控制系统；

所述加载系统包括荷载加载单元和荷载加载板，所述荷载加载单元与所述荷载加载板连接，所述荷载加载单元包括动荷载加载单元，所述动荷载加载单元包括第一液压泵站、动荷载减压阀、动荷载换向阀和动荷载液压缸，所述动荷载液压缸设置在所述荷载加载板上，所述荷载加载板设置在所述岩土体模型的上部；

所述数据采集系统包括位移传感器和土压力传感器；所述位移传感器设置在所述岩土体模型的上部，用于测量所述岩土体模型上部的位移；所述土压力传感器设置在岩土体模型的内部，用于测量岩土体模型内部的压力；

所述控制系统分别与动荷载换向阀和数据采集系统连接，用于控制动荷载换向阀的换向频率、接收并处理采集的信息。

如上所述的岩土与地下工程模型试验交通动荷载模拟装置，作为优选方案，所述荷载加载单元还包括基础荷载加载单元，所述基础荷载加载单元包括第二液压泵站、基础荷载减压阀、基础荷载换向阀和基础荷载液压缸，所述基础荷载液压缸设置在所述荷载加载板上；

优选地，所述荷载加载单元所采用的液压管路均为金属管；

再优选地，所述动荷载减压阀与所述动荷载换向阀之间设置有动荷载液压表；所述基础荷载减压阀与所述基础荷载换向阀之间设置有基础荷载液压表。

如上所述的岩土与地下工程模型试验交通动荷载模拟装置，作为优选方案，所述加载系统还包括反力架，所述反力架上设置有所述基础荷载液压缸和所述动荷载液压缸。