CN112763314A - 一种用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置，包括模型底板以及固定连接在所述模型底板两侧的侧限挡墙，所述侧限挡墙之间设有多层路基填料层，多层所述路基填料层之间均设有土工格栅，多层路基填料层上方铺设有道砟层，所述道砟层上方连接有轨道模型，所述侧限挡墙上端固定连接有模型加载装置，还包括连接在侧限挡墙两个开口端的阻挡部件，本发明在模型安装完成后，启动模型加载装置，开展在不同重载工况下路基稳定性和耐久性的模拟试验，本发明具有与实际模型等效的特点，对实际新型地基运行过程中的稳定性、耐久性和响应开展相关的研究工作，因此，该室内模型装置可用于新型路基的室内模拟研究。

Description

一种用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置

技术领域

本发明涉及加筋土挡墙技术领域，具体为一种用于加筋土挡墙路基的室 内物理模型装置。

背景技术

自从20世纪70年代加筋土技术引入我国以来，在诸多工程领域得到广 泛应用。尤其是土工格栅加筋土挡墙，基于其经济、稳定、方便、适应性好、 美观等特征及良好的工程特性，在铁路、公路、市政和机场等领域得到广泛 应用。土工格栅加筋土挡墙以土工格栅为筋材，通过其特有的网孔对土的嵌 固作用与咬合作用提供抗拔力，使结构稳定。

加筋体的良好工作状态是土工格栅加筋土挡墙结构的安全与稳定的前 提，如果存在计算应力有误，则投入使用后会带来安全隐患，而当前没有针 对加筋土挡墙路基进行检测实现的模型装置，为此我们提出一种用于加筋土 挡墙路基的室内物理模型装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置， 以解决在投入使用前如何对加筋土挡墙路基进行检测的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置，包括模型底板以及固定 连接在所述模型底板两侧的侧限挡墙，所述侧限挡墙顶部固定连接有箱体， 所述箱体底部设有降雨***和烘干***，所述侧限挡墙侧壁连接有除湿***， 所述侧限挡墙之间设有多层路基填料层，多层所述路基填料层之间均设有土 工格栅，多层路基填料层上方铺设有道砟层，所述道砟层上方连接有轨道模 型，所述侧限挡墙上端固定连接有模型加载装置，还包括连接在侧限挡墙和 路基填料层之间的阻挡部件，所述侧限挡墙的两个开口端连接有限位部，还 包括用于对多层路基填料层进行输水的进水管以及用于对多层路基填料层进 行排水的排水管。

优选的，所述阻挡部件包括砾石袋，所述砾石袋位于所述侧限挡墙和路 基填料层之间。

优选的，所述限位部包括两个格子钢架，两个所述格子钢架分别连接在 所述侧限挡墙的两个开口端，所述格子钢架内部安装钢化玻璃，两个所述格 子钢架之间连接有钢拉杆，所述钢拉杆为多个，且位于多个所述土工格栅之 间，所述钢化玻璃上开设有便于所述钢拉杆贯穿的通孔。

优选的，所述钢拉杆两端穿过所述所述钢化玻璃和所述格子钢架且螺纹 连接有螺母，所述钢拉杆上套接有垫片，所述垫片位于所述螺母和所述格子 钢架之间。

优选的，所述路基填料层为三层，所述土工格栅为四个。

优选的，所述路基填料层采用煤渣、高炉矿渣、钢渣、电石渣的一种或 几种。

优选的，所述道砟层采用粗砂砾或碎石。

优选的，所述降雨***包括固定连接在所述箱体底部的第一支架，所述 第一支架底部连接有雾化喷头，所述箱体上设有供水管，所述供水管上连接 有电子流量计。

优选的，所述烘干***包括固定连接在所述箱体底部的第二支架，所述 第二支架底部安装有浴霸暖灯所述箱体外壁连接有与所述浴霸暖灯电性相连 的温度控制开关。

优选的，所述道砟层顶部固定连接有固定板，所述固定板底部固定连接 有电解液箱，所述电解液箱底部固定连接有电池盒，所述电解液箱底部设有 开口，所述开口处密封滑动连接有活塞，所述活塞底部固定连接有拉丝，所 述拉丝远离所述活塞的一端穿过所述电池盒且向下延伸，所述拉丝下端固定 连接有牵引块，所述牵引块用于安装在所述路基填料层内，所述电池盒顶部 固定连接有正负电极，所述固定板上安装信号发送装置，所述正负电极与所 述信号发送装置电性连接，所述电池箱底部固定连接有卡板，所述卡板上固定连接有一次性卡条，所述卡条与所述拉丝固定连接。。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：砾石袋的预制、路基填料层的 压实、土工格栅的铺设和预应力施加、钢板和钢拉杆的布置以及道砟层的铺 设，在模型安装完成后，启动模型加载装置，开展在不同重载工况下路基稳 定性和耐久性的模拟试验，本发明具有与实际模型等效的特点，对实际新型 地基运行过程中的稳定性、耐久性和响应开展相关的研究工作，因此，该室 内模型装置可用于新型路基的室内模拟研究。

附图说明

图1为本发明一种用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置的结构示意 图；

图2为本发明一种用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置的 结构示意图二；

图3为本发明一种用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置图2中A部 分的结构示意图；

图4为本发明一种用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置图1中B部 分的结构示意图；

图5为本发明一种用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置图1中C部 分的结构示意图；

图6为本发明一种用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置图5中D部 分的结构示意图。

图中：1、模型底板；101、侧限挡墙；2、格子钢架；21、钢拉杆；22、 螺母；23、垫片；24、钢化玻璃；3、路基填料层；4、土工格栅；5、轨道模 型；6、模型加载装置；7、道砟层；8、砾石袋；9、箱体；10、第一支架； 11、雾化喷头；12、供水管；13、第二支架；14、浴霸暖灯；15、电子流量 计；16、温度控制开关；17、除湿***；18、进水管；19、排水管；25、固 定板；26、信号发送装置；27、电解液箱；28、活塞；29、拉丝；30、电池 盒；31、正负电极；32、卡板；33、卡条；34、牵引块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：一种用于加筋土挡墙路基的室 内物理模型装置，包括模型底板1以及固定连接在模型底板1两侧的侧限挡 墙101，侧限挡墙101顶部固定连接有箱体9，箱体9底部设有降雨***和烘 干***，侧限挡墙101侧壁连接有除湿***17，侧限挡墙101之间设有多层 路基填料层3，多层路基填料层3之间均设有土工格栅4，多层路基填料层3 上方铺设有道砟层7，道砟层7上方连接有轨道模型5，侧限挡墙101上端固 定连接有模型加载装置6，还包括连接在侧限挡墙101和路基填料层3之间的 阻挡部件，侧限挡墙101的两个开口端连接有限位部，还包括用于对多层路 基填料层3进行输水的进水管18以及用于对多层路基填料层3进行排水的排 水管19，道砟层7采用粗砂砾或碎石，石质为特级花岗岩。用于把列车及路 轨重量分散在路基上，能够减低列车经过时所带来的震动及噪音，因此按照 实际使用来进行检测，通过增加降雨***和烘干***进而可以模拟不同降雨 条件下和干湿循环条件下的新型路基力学性能，通过增加除湿***17，在整 个过程中设定其启动和停止时的相对湿度，将模型箱内湿度控制在一定范围 内，用于模拟环境相对湿度，通过增加模型的进水管18和排水管19，进而模 拟地下水位的升降，模拟真实环境中地下水位升降过程中的新型路基力学性 能。

请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：阻挡部件包括砾石袋8，砾石 袋8位于侧限挡墙101和路基填料层3之间。

请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：限位部包括两个格子钢架2， 两个格子钢架2分别连接在侧限挡墙101的两个开口端，格子钢架2内部安 装钢化玻璃24，两个格子钢架2之间连接有钢拉杆21，钢拉杆21为多个， 且位于多个土工格栅4之间，钢化玻璃24上开设有便于钢拉杆21贯穿的通 孔，钢拉杆21两端穿过钢化玻璃24和格子钢架2且螺纹连接有螺母22，钢 拉杆21上套接有垫片23，垫片23位于螺母22和格子钢架2之间，本实施例 所起到的好处在于方便观察水位的变化和降雨的入渗，以模拟环境效应对路 基力学性能的影响。

请参阅图1-4，本发明提供的一种实施例：路基填料层3为三层，土工格 栅4为四个，优选的，路基填料层3采用煤渣、高炉矿渣、钢渣、电石渣的 一种或几种。

请参阅图1-4，本发明提供的降雨***的一个具体的实施方式：其包括固 定连接在箱体9底部的第一支架10，第一支架10底部连接有雾化喷头11， 箱体9上设有供水管12，供水管12上连接有电子流量计15，需要说明的是， 电子流量计15以及与供水管12的连接方式均为现有技术，在此不做过多赘 述。

请参阅图1-4，本发明提供的烘干***的一个具体的实施方式：其包括固 定连接在箱体9底部的第二支架13，第二支架13底部安装有浴霸暖灯14箱 体9外壁连接有与浴霸暖灯14电性相连的温度控制开关16，需要说明书的是 浴霸暖灯14以及温度控制开关16均为现有技术，在此不做过多赘述。

所述道砟层7顶部固定连接有固定板25，所述固定板25底部固定连接有 电解液箱27，所述电解液箱27底部固定连接有电池盒30，所述电解液箱27 底部设有开口，所述开口处密封滑动连接有活塞28，所述活塞28底部固定连 接有拉丝29，所述拉丝29远离所述活塞28的一端穿过所述电池盒30且向下 延伸，所述拉丝29下端固定连接有牵引块34，所述牵引块34用于安装在所 述路基填料层3内，所述电池盒30顶部固定连接有正负电极31，所述固定板 25上安装信号发送装置26，所述正负电极31与所述信号发送装置26电性连 接，所述电池盒30底部固定连接有卡板32，所述卡板32上固定连接有一次 性卡条33，所述卡条33与所述拉丝29固定连接，本实施例主要对路基填料 层3进行检测是否沉降进行检测，在使用前将该装置安装在道砟层7的顶部， 其电解液箱27置于道砟层7内，然后将牵引块34放置在路基填料层3内， 然后将一次性卡条33去除，解除对拉丝29的固定，随着模拟测试，当路基填料层3发生沉降时，则带动牵引块34向下移动，然后通过拉丝29拉动活 塞28向下移动，随后电解液箱27内的电解液流入电池盒30内将电池激活， 然后通过正负电极31对信号发送装置26供电发送信号，从而得知路基填料 层3已经沉降，需要说明的是，拉丝29穿过电池盒30可在连接处设置密封 圈，也可以不用设置，由于拉丝29的直径较小，从而电解液的流失可以得到 控制，信号发送装置26以及电解液激活电池均为现有技术比较常用的结构， 本发明仅为将现有的原理应用到本实施例中，从而实现一个路基监测的技术 效果。

本发明中侧限挡墙101可以理解为，为了方便开展模型试验，在一定场 地上预制侧限挡墙101，用以限制模型试验的侧向位移；砾石袋8可以理解为 在土工袋中装入砾石颗粒，然后将其铺在模型箱开口的两侧，为模型中压实 路基填料层3施工过程中提供临时支撑，以及在建成后为模型试验提供良好 的排水性能；土工格栅4可以理解为，在每一次进行路基填料层3压实后， 均匀的铺上一层土工格栅4，用于增强室内模型的整体刚度以限制其变形，在 路基填料层3压实完毕后，对土工格栅4施加一定的预应力，钢拉杆21以及 格子钢架2可以理解为，在每一压实土层间放置钢拉杆21，为模型两侧的格 子钢架2提供拉力，钢拉杆21上带有垫片23和紧固螺母22，格子钢架2通 过螺母22和垫片23与钢拉杆21协同作用，为物理模型提供临空方向的约束 力，模拟实际施工中的增强混凝土面板，保证物理模型的结构稳定性，还可 以使用膨胀剂对格子钢架2和砾石袋8之间的间隙进行充填和膨胀进一步压 密和稳定结构，模型加载装置6可以理解为用于模拟列车行进过程中的循环 加载，由于该部分结构为现有技术常用的部件，可采用气缸、电机以及压力 传感器来实现模拟列车行进，在此不做过多赘述，本发明在实验过程为：砾 石袋8的预制、路基填料层3的压实、土工格栅4的铺设和预应力施加、格 子钢架2和钢拉杆21的布置以及道砟层7的铺设，在模型安装完成后，启动 模型加载装置6，开展在不同重载工况下路基稳定性和耐久性的模拟试验，本 发明具有与实际模型等效的特点，对实际新型地基运行过程中的稳定性、耐 久性和响应开展相关的研究工作，因此，该室内模型装置可用于新型路基的 室内模拟研究。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实 现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且 是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨 在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置，其特征在于：包括模型底板(1)以及固定连接在所述模型底板(1)两侧的侧限挡墙(101)，所述侧限挡墙(101)顶部固定连接有箱体(9)，所述箱体(9)底部设有降雨***和烘干***，所述侧限挡墙(101)侧壁连接有除湿***(17)，所述侧限挡墙(101)之间设有多层路基填料层(3)，多层所述路基填料层(3)之间均设有土工格栅(4)，多层路基填料层(3)上方铺设有道砟层(7)，所述道砟层(7)上方连接有轨道模型(5)，所述侧限挡墙(101)上端固定连接有模型加载装置(6)，还包括连接在侧限挡墙(101)和路基填料层(3)之间的阻挡部件，所述侧限挡墙(101)的两个开口端连接有限位部，还包括用于对多层路基填料层(3)进行输水的进水管(18)以及用于对多层路基填料层(3)进行排水的排水管(19)。

2.如权利要求1所述的用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置，其特征在于：所述阻挡部件包括砾石袋(8)，所述砾石袋(8)位于所述侧限挡墙(101)和路基填料层(3)之间。

3.如权利要求2所述的用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置，其特征在于：所述限位部包括两个格子钢架(2)，两个所述格子钢架(2)分别连接在所述侧限挡墙(101)的两个开口端，所述格子钢架(2)内部安装钢化玻璃(24)，两个所述格子钢架(2)之间连接有钢拉杆(21)，所述钢拉杆(21)为多个，且位于多个所述土工格栅(4)之间，所述钢化玻璃(24)上开设有便于所述钢拉杆(21)贯穿的通孔。

4.如权利要求3所述的用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置，其特征在于：所述钢拉杆(21)两端穿过所述所述钢化玻璃(24)和所述格子钢架(2)且螺纹连接有螺母(22)，所述钢拉杆(21)上套接有垫片(23)，所述垫片(23)位于所述螺母(22)和所述格子钢架(2)之间。

5.如权利要求1-4任一项所述的用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置，其特征在于：所述路基填料层(3)为三层，所述土工格栅(4)为四个。

6.如权利要求5所述的用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置，其特征在于：所述路基填料层(3)采用煤渣、高炉矿渣、钢渣、电石渣的一种或几种。

7.如权利要求1-4任一项所述的用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置，其特征在于：所述道砟层(7)采用粗砂砾或碎石。

8.如权利要求1所述的用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置，其特征在于：所述降雨***包括固定连接在所述箱体(9)底部的第一支架(10)，所述第一支架(10)底部连接有雾化喷头(11)，所述箱体(9)上设有供水管(12)，所述供水管(12)上连接有电子流量计(15)。

9.如权利要求1所述的用于加筋土挡墙路基的室内物理模型装置，其特征在于：所述烘干***包括固定连接在所述箱体(9)底部的第二支架(13)，所述第二支架(13)底部安装有浴霸暖灯(14)所述箱体(9)外壁连接有与所述浴霸暖灯(14)电性相连的温度控制开关(16)。

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