本實(shí)用新型涉及路基填筑試驗(yàn)設(shè)備，特別涉及一種不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置，以模擬不同工況條件下鹽漬土地區(qū)公路和鐵路路基不同部位的鹽脹、溶陷、水鹽遷移等工程特征的測(cè)試。

背景技術(shù)：

在中國(guó)西部和亞洲西部等地區(qū)分布著大量的鹽漬土，隨著國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，大量的公路和鐵路將在這些地區(qū)建設(shè)。在這些地區(qū)修筑路基，必然涉及路基填料的選擇問題，由于鹽漬土特殊的工程特性，是選擇當(dāng)?shù)赝翗幼鳛槁坊盍?，還是選擇遠(yuǎn)運(yùn)非鹽漬土土樣作為路基填料，都直接關(guān)系到工程造價(jià)。在選擇當(dāng)?shù)赝翗幼鳛槁坊盍蠒r(shí)，其鹽脹、溶陷特性對(duì)路基穩(wěn)定性的影響如何？其又直接關(guān)系到鹽漬土地區(qū)路基的長(zhǎng)久穩(wěn)定。

鹽漬土地區(qū)路基病害主要有鹽脹、溶陷和腐蝕等類型。其中，鹽脹和溶陷變形對(duì)路基的穩(wěn)定性危害最為強(qiáng)烈。鹽脹是由于環(huán)境溫度的降低導(dǎo)致鹽漬土體中的硫酸鈉吸水結(jié)晶從而導(dǎo)致土體膨脹，而后隨著環(huán)境溫度的升高十水硫酸鈉釋水收縮導(dǎo)致土體塌陷，這樣凍融循環(huán)使得鹽漬土體脹縮往復(fù)從而影響路基穩(wěn)定性，在這個(gè)過(guò)程中，如果有地下水源補(bǔ)給，則會(huì)加重凍融循環(huán)過(guò)程中的鹽漬土體破壞程度。溶陷是由于鹽漬土體中的氯化鈉溶解度幾乎不受溫度限制，在任何溫度下，氯化鈉的溶解度都非常的高，在有外來(lái)水源補(bǔ)給或者暴雨過(guò)后，水分入侵路基時(shí)溶解了原本起膠結(jié)作用的氯化鈉鹽，破壞了其土體結(jié)構(gòu)特性，路基產(chǎn)生沉陷變形。同時(shí)，在路基的不同部位分別使用鹽漬土，則其產(chǎn)生的鹽脹和溶陷特性對(duì)路基整體的影響結(jié)果也是不一樣的。所以，為了滿足鹽漬土地區(qū)的工程建設(shè)需求，提供合理的鹽漬土地區(qū)路基填料適用性判斷依據(jù)，設(shè)計(jì)一種能夠滿足多種工況條件下測(cè)試路基不同部位的鹽脹和溶陷變形的大型試驗(yàn)設(shè)備是非常必要的。

在鹽漬土路基填料工程特性測(cè)試的試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，當(dāng)期需迫切解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種適應(yīng)范圍廣、自動(dòng)化程度高，可以模擬路基不同部位和不同工況，并且可以測(cè)試由于溫度變化、水分變化導(dǎo)致路基土體變形的測(cè)試儀器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置，以模擬不同工況條件下鹽漬土地區(qū)公路和鐵路路基不同部位的鹽脹、溶陷、水鹽遷移等工程特征的測(cè)試。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型的不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置，其特征是：它包括由螺母安裝固定在環(huán)向間隔設(shè)置的螺桿上的多功能支架、環(huán)形固定帽和儲(chǔ)排水多功能底座，環(huán)形固定帽、儲(chǔ)排水多功能底座之間連接其內(nèi)腔裝載試驗(yàn)土樣的環(huán)形試筒，環(huán)形試筒由至少一個(gè)可軸向?qū)拥沫h(huán)形試筒節(jié)段構(gòu)成，各環(huán)形試筒節(jié)段外套裝設(shè)置定冷媒環(huán)；用于安裝施加實(shí)驗(yàn)儀器的多功能支架位于環(huán)形固定帽的上方，環(huán)形固定帽具有與環(huán)形試筒節(jié)段內(nèi)徑相等的上中央通孔，供承壓透水石或者隔水底板通過(guò)；儲(chǔ)排水多功能底座上于環(huán)形試筒外設(shè)置環(huán)形隔水板，且在環(huán)形隔水板與環(huán)形試筒之間設(shè)置連通環(huán)形試筒內(nèi)腔的通水孔。

本實(shí)用新型的有益效果是，可模擬不同工況條件下鹽漬土地區(qū)公路和鐵路路基不同部位的鹽脹、溶陷、水鹽遷移等工程特征的測(cè)試，為公路和鐵路路基的設(shè)計(jì)與建設(shè)提供科學(xué)的依據(jù)，具有適應(yīng)范圍廣、自動(dòng)化程度高、測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

本說(shuō)明書包括如下十八幅附圖：

圖1是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置中下座的立體圖；

圖3是沿圖2中A-A線的剖面圖；

圖4是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置中上座的立體圖；

圖5是沿圖4中B-B線的剖面圖；

圖6是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置中環(huán)形試筒節(jié)段的剖視圖；

圖7是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置中多功能支架的立體圖；

圖8是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置中環(huán)形固定帽的立體圖；

圖9是沿圖8中C-C線的剖視圖；

圖10是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置中環(huán)形隔水板的俯視圖；

圖11是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置中冷媒環(huán)的俯視圖；

圖12是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置實(shí)施例1的示意圖；

圖13是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置實(shí)施例2的示意圖；

圖14是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置實(shí)施例3的示意圖；

圖15是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置實(shí)施例4的示意圖；

圖16是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置實(shí)施例5的示意圖；

圖17是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置實(shí)施例6的示意圖；

圖18是本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置實(shí)施例7的示意圖；

圖中示出構(gòu)件和對(duì)應(yīng)的標(biāo)記：儲(chǔ)排水多功能底座10，下座11，環(huán)形格梁111，徑向補(bǔ)水槽113，環(huán)向補(bǔ)水槽113，上座12，環(huán)形試筒插槽121，環(huán)形隔水板插槽122，通水孔123，中央通孔124，螺桿13，多功能支架14，環(huán)形固定帽15，上中央通孔151，環(huán)形定位臺(tái)階152，環(huán)形隔水板16，通孔161，冷媒環(huán)17、進(jìn)液口171，出液口172，保溫環(huán)18，環(huán)形試筒節(jié)段20，外環(huán)形臺(tái)階21，內(nèi)環(huán)形臺(tái)階22，承壓透水石30，隔水底板31，第二承壓透水石32，試驗(yàn)土樣40，白熾燈41，磁性表座42，激光位移傳感器43，馬氏瓶44，花灑45，垂直液壓千斤頂46、垂直壓力傳感器47。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置包括由螺母安裝固定在環(huán)向間隔設(shè)置的螺桿13上的多功能支架14、環(huán)形固定帽15和儲(chǔ)排水多功能底座10，環(huán)形固定帽15、儲(chǔ)排水多功能底座10之間連接其內(nèi)腔裝載試驗(yàn)土樣的環(huán)形試筒，環(huán)形試筒由至少一個(gè)可軸向?qū)拥沫h(huán)形試筒節(jié)段20構(gòu)成，各環(huán)形試筒節(jié)段20外套裝設(shè)置定冷媒環(huán)17。用于安裝實(shí)驗(yàn)儀器的多功能支架14位于環(huán)形固定帽15的上方，環(huán)形固定帽15具有與環(huán)形試筒節(jié)段20內(nèi)徑相等的上中央通孔151，供承壓透水石30或者隔水底板31通過(guò)。儲(chǔ)排水多功能底座10上于環(huán)形試筒外設(shè)置環(huán)形隔水板16，且在環(huán)形隔水板16與環(huán)形試筒之間設(shè)置連通環(huán)形試筒內(nèi)腔的通水孔123。

參照?qǐng)D2至圖5，所述儲(chǔ)排水多功能底座10由下座11、上座12疊合構(gòu)成。上座12具有環(huán)形試筒插槽121、環(huán)形隔水板插槽122和中央通孔124，中央通孔124的直徑與環(huán)形試筒節(jié)段20的內(nèi)徑相等，通水孔123周向間隔設(shè)置于環(huán)形試筒插槽121、環(huán)形隔水板插槽122之間。下座11具有若干環(huán)形格梁111，相鄰兩若干環(huán)形格梁111形成環(huán)向補(bǔ)水槽113，并設(shè)置有連通各環(huán)向補(bǔ)水槽113的徑向補(bǔ)水槽113。各通水孔123位于一環(huán)向補(bǔ)水槽113的上方。

參照?qǐng)D1、圖4、圖5和圖10，所述環(huán)形隔水板16的下部插入上座12的環(huán)形隔水板插槽122內(nèi)與儲(chǔ)排水多功能底座10形成插接，環(huán)形隔水板16的側(cè)壁上開設(shè)有通孔161。

參照?qǐng)D1和圖6，所述環(huán)形試筒節(jié)段20的下端、上端分別具有外環(huán)形臺(tái)階21、內(nèi)環(huán)形臺(tái)階22。組成環(huán)形試筒的各環(huán)形試筒節(jié)段20中，相鄰兩環(huán)形試筒節(jié)段20通過(guò)外環(huán)形臺(tái)階21、內(nèi)環(huán)形臺(tái)階22形成軸向?qū)?，最下方環(huán)形試筒節(jié)段20的外環(huán)形臺(tái)階21插入上座12的環(huán)形試筒插槽121內(nèi)與儲(chǔ)排水多功能底座10形成插接。通過(guò)不同數(shù)量的環(huán)形試筒節(jié)段20的軸向?qū)咏M合，可以模擬不同高度或者不同部位(路基、基床等)的路基。

參照?qǐng)D8和圖9，所述環(huán)形固定帽15上于上中央通孔151外具有環(huán)形定位臺(tái)階152，該環(huán)形定位臺(tái)階152的寬度為環(huán)形試筒節(jié)段20、冷媒環(huán)17的厚度之和。參照?qǐng)D1，所述承壓透水石30、隔水底板31的直徑與中央通孔124、上中央通孔151直徑相等。

參照?qǐng)D1和圖11，所述冷媒環(huán)17為中空環(huán)形結(jié)構(gòu)，具有進(jìn)液口171和出液口172，冷媒環(huán)17內(nèi)注入防凍液，各冷媒環(huán)17的進(jìn)液口171、出液口172通過(guò)軟管與低溫恒溫槽連接。參照?qǐng)D1，所述各冷媒環(huán)17之間設(shè)置保溫環(huán)18，以防止冷媒環(huán)17之間發(fā)生溫度交換。通常，所述螺桿13沿功能支架14、環(huán)形固定帽15和儲(chǔ)排水多功能底座10環(huán)向等距間隔設(shè)置8根。

實(shí)施例1

參照?qǐng)D12，實(shí)施例1模擬的工況是干旱鹽漬土地區(qū)蒸發(fā)量較大對(duì)鹽漬土地區(qū)路基內(nèi)部水分、鹽分分布及路基變形的影響。采用可堆疊式軸向?qū)拥沫h(huán)形試筒節(jié)段20的組合模擬不同高度或者不同部位(路基、基床等)的路基，同時(shí)采用內(nèi)徑與環(huán)形試筒節(jié)段20外徑一致的冷媒環(huán)17套裝在各環(huán)形試筒節(jié)段20外。冷媒環(huán)17與環(huán)形試筒節(jié)段20之間涂抹凡士林以減小摩擦。各冷媒環(huán)17之間設(shè)置保溫環(huán)18，以防止各冷媒環(huán)17之間發(fā)生溫度交換。將組合好的環(huán)形試樣筒坐落在儲(chǔ)排水多功能底座10上，其下端插入環(huán)形試筒插槽121內(nèi)，在儲(chǔ)排水多功能底座10上安裝環(huán)形隔水板16，環(huán)形隔水板16與環(huán)形隔水板插槽122之間設(shè)置防水膠帶。在環(huán)形試樣筒頂層放置環(huán)形固定帽15，將組合體上裝入螺桿13，將承壓透水石30放置于環(huán)形試樣筒底部，鋪設(shè)濾紙，將試驗(yàn)土樣40裝入環(huán)形試樣筒內(nèi)。在螺桿13頂部安裝多功能支架14，在多功能支架14上安裝白熾燈41，通過(guò)白熾燈41以模擬陽(yáng)光照射，從而實(shí)現(xiàn)干旱鹽漬土地區(qū)蒸發(fā)量較大的工況。在螺桿13的上部安置磁性表座42，在磁性表座42上安裝激光位移傳感器43，以測(cè)定在高蒸發(fā)環(huán)境下鹽漬土路基的變形情況。用軟管將環(huán)形隔水板10的通孔161與馬氏瓶44連接，各冷媒環(huán)17的的進(jìn)液口171、出液口172通過(guò)軟管與低溫恒溫槽連接，低溫恒溫槽按照設(shè)定工況工作，激光位移傳感器43與接收器電腦連接，白熾燈41按照設(shè)定程序工作。

馬氏瓶44為現(xiàn)有設(shè)備，作用是為試驗(yàn)提供穩(wěn)定的地下水來(lái)源。承壓透水石30主要作用是模擬毛細(xì)水上升，將儲(chǔ)排水多功能底座10中的水吸入試驗(yàn)土樣40內(nèi)。為使承壓透水石30具有足夠的風(fēng)度，承壓透水石30通常采用銅制作，體內(nèi)密布微孔，微孔孔徑為0.075mm，以利于毛細(xì)水上升。儲(chǔ)排水多功能底座10的作用為提供穩(wěn)定的地下水來(lái)源，由通水孔123、徑向補(bǔ)水槽113和環(huán)向補(bǔ)水槽113構(gòu)成補(bǔ)水通道。

實(shí)施例2

參照?qǐng)D13，實(shí)施例2模擬的工況是鹽漬土地區(qū)降雨對(duì)鹽漬土地區(qū)路基內(nèi)部水分、鹽分分布及路基變形的影響。環(huán)形試樣筒、冷媒環(huán)17的組合方式以及承壓透水石30的設(shè)置方式與實(shí)施1相同，多功能支架14上安裝的實(shí)驗(yàn)裝置為花灑45，通過(guò)花灑45經(jīng)環(huán)形固定帽15的上中央通孔151向試驗(yàn)土樣40灑水以模擬降雨。

實(shí)施例1與實(shí)施例2可以聯(lián)合模擬高蒸發(fā)環(huán)境下的突發(fā)降雨工況。

實(shí)施例3

參照?qǐng)D14，實(shí)施例3模擬的工況是鹽漬土地區(qū)高填路基大型溶陷試驗(yàn)。環(huán)形試樣筒、冷媒環(huán)17的組合方式以及承壓透水石30的設(shè)置方式、磁性表座42和激光位移傳感器43的設(shè)置方式與實(shí)施1相類似。在試驗(yàn)土樣40的頂部設(shè)置第二承壓透水石32，在第二承壓透水石32與多功能支架14之間安裝垂直液壓千斤頂46、垂直壓力傳感器47。垂直壓力傳感器47、激光位移傳感器43與數(shù)據(jù)接收器電腦連接。垂直液壓千斤頂46為現(xiàn)有設(shè)備，多功能支架14作為反力架，通過(guò)垂直壓力傳感器47監(jiān)控施加的垂直壓力，垂直壓力的大小依據(jù)模擬工況而定。

實(shí)施例4

參照?qǐng)D15，實(shí)施例4模擬的工況是鹽漬土地區(qū)低路基大型溶陷試驗(yàn)。

環(huán)形試樣筒和冷媒環(huán)17的組合方式、承壓透水石30、第二承壓透水石32的設(shè)置方式和實(shí)驗(yàn)裝置(垂直液壓千斤頂46、垂直壓力傳感器47、激光位移傳感器43)的設(shè)置方式與實(shí)施例3相同。區(qū)別在于組成環(huán)形試樣筒的環(huán)形試筒節(jié)段20數(shù)量較少，在螺桿13上可方便地降低多功能支架14和環(huán)形固定帽15的安裝位置。

實(shí)施例5

參照?qǐng)D16，實(shí)施例5模擬的工況是鹽漬土地區(qū)封閉系統(tǒng)下(無(wú)地下水源補(bǔ)給)有上覆荷載的路基鹽脹試驗(yàn)。環(huán)形試樣筒和冷媒環(huán)17的組合方式、第二承壓透水石32的設(shè)置方式和實(shí)驗(yàn)儀器(垂直液壓千斤頂46、垂直壓力傳感器47、激光位移傳感器43)的設(shè)置方式與實(shí)施例3相同。區(qū)別在于環(huán)形試樣筒的底部安放的隔水底板31。

實(shí)施例6

參照?qǐng)D17，實(shí)施例6模擬的工況是鹽漬土地區(qū)封閉系統(tǒng)下(無(wú)地下水源補(bǔ)給)無(wú)上覆荷載的路基鹽脹試驗(yàn)。環(huán)形試樣筒和冷媒環(huán)17的組合方式、隔水底板31的設(shè)置方式與實(shí)施例5相同。區(qū)別在于試驗(yàn)土樣40的頂部不設(shè)置第二承壓透水石32，實(shí)驗(yàn)儀器為激光位移傳感器43。

實(shí)施例7

參照?qǐng)D18，實(shí)施例7模擬的工況是鹽漬土地區(qū)開放系統(tǒng)下(有地下水源補(bǔ)給)無(wú)上覆荷載的路基鹽脹試驗(yàn)。環(huán)形試樣筒、冷媒環(huán)17的組合方式以及承壓透水石30、馬氏瓶44的設(shè)置方式與實(shí)施1相同，實(shí)驗(yàn)儀器為激光位移傳感器43。

以上所述只是用圖解說(shuō)明本實(shí)用新型不同工況模式下鹽漬土路基模型試驗(yàn)裝置的一些原理，并非是要將本實(shí)用新型局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本實(shí)用新型所申請(qǐng)的專利范圍。