[发明专利]逐渐失去软土承载力的桩承式路堤荷载传递研究试验装置

说明书

本发明公开了一种逐渐失去软土承载力的桩承式路堤荷载传递研究试验装置，包括模型槽，模型槽分上下两部分，下部模型槽由可抽离的分层活动抽拉门组成，活动抽拉门底板等间距预留孔洞放置桩，桩之间填筑地基软土；上部模型槽填筑路堤及高速公路面层填料，填筑时沿路堤等间距埋设沉降板、位移计及土压力计等测量原件，以分析失去软土承载力过程中桩承式路堤的荷载传递与变形规律。本发明结构简单、操作方便，可真实模拟地下水下降等原因引发地基软土失去承载力的过程，将软土沉降与土拱效应作用下路堤的应力状态相联系，可明确荷载长期作用下桩承式路堤服役期土拱形态演化的不同阶段，从而有效评估桩承式路堤的长期工作性能。

技术领域

本发明属于岩土工程领域，尤其涉及一种逐渐失去软土承载力的桩承式路堤荷载传递研究试验装置。

背景技术

桩承式加筋路堤已成为高速铁路、高速公路等交通基础设施建设中常用的地基处理方法。桩承式加筋路堤中的荷载首先通过土拱效应将部分荷载传递至桩上，其余荷载主要由加筋垫层与地基软土共同承担。桩承式加筋路堤在短期工作状态下，地基中的桩间土能承担较大的竖向荷载；而在长期服役条件下，受地下水下降、临近开挖基坑或隧道引起的土体流失、地表塌陷等因素影响，桩间软土存在逐渐失去承载力的现象。桩间软土承载力的逐渐减小会引发路堤、桩以及桩周软土的应力重分布，从而影响路堤中的荷载传递规律，由于路堤的沉降与荷载传递规律密切相关，软土承载力的逐渐减小势必会影响路堤的沉降变形与长期稳定性，从而加剧路堤工后沉降的持续发展。基于高速、平稳、舒适和安全运行的重要意义，高速公路及高速铁路对路堤的工后沉降提出了越来越严格的标准。因而，地基软土逐渐失去承载力情况下桩承式加筋路堤中荷载传递规律的研究对铁路、高速公路等的安全运营具有重要意义。

目前已有的桩承式加筋路堤模型试验装置中，地基软土基本上固定在模型试验装置中而不能移除，因而不能模拟软土逐渐失去承载力的过程，对于软土逐渐失去承载力情况下路堤中的荷载传递规律的变化，如土拱效应的发展与演变、加筋垫层承载作用的研究更为有限。因此，需要提供一种可模拟地基软土逐渐失去承载力状况下桩承式加筋路堤中荷载传递规律研究试验装置，分析软土地基短期(有软土支撑作用)和长期服役(无软土支撑作用)情况下桩承式加筋路堤中土拱效应与加筋体拉膜效应的发挥、发展过程，从而为桩承式加筋路堤结构的优化设计和沉降控制提供科学依据。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种结构简单、易于操作，可真实模拟桩承式路堤中软土逐渐失去承载力过程中荷载传递规律研究的试验装置，以分析长期荷载作用下，土拱效应的发展、演变规律，以及加筋垫层的承载受力特点，进而分析长期服役条件下桩承式加筋路堤中的荷载传递特点与沉降变形规律。

技术方案：本发明包括模型槽，所述的模型槽分为上下两部分，下部模型槽由多层分层活动抽拉门组成，用以放置桩间软土，每层分层活动抽拉门均包括多个小活动抽拉门，分层活动抽拉门底板等间距预留孔洞，孔洞分别位于每块小活动抽拉门底板上，该孔洞贯通于不同层的分层活动抽拉门用以放置桩，桩顶表面依次铺设有加筋垫层、路堤填料与面层填料；上部模型槽用于填筑路堤填料及面层填料；模型槽通过逐层抽离分层活动抽拉门模拟地基软土逐渐失去承载力的过程，将软土的沉降与土拱效应作用下路堤的应力状态相联系，明确荷载长期作用下桩承式路堤服役期土拱形态演化的不同阶段：初始土拱效应、最大土拱效应、荷载恢复阶段和应变蠕变阶段。

所述的分层活动抽拉门底板上预留的孔洞的间距变化范围为0.2～2.0倍的路堤填筑高度，此时路堤高度h与桩间距s的比值h/s在0.5～4.0之间，通过把模型槽四周多个活动抽拉门拉出，即可将第一层地基软土去除，其余软土可手动取出。

所述的桩顶和桩间土表面埋设有土压力计和沉降板，通过逐层抽离分层活动抽拉门得到桩土荷载分担比及归一化竖向应力极限值随时间的变化规律，获得地基特征曲线，明确荷载长期作用下桩承式路堤服役期土拱形态演化的不同阶段。

所述的加筋垫层内部设有加筋体，加筋体上设有沉降板，以测量加筋体的最大沉降量，以分析软土支撑力逐渐失去情况下，桩承式加筋路堤中的荷载传递与变形规律。