路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟方法及装置制造方法及图纸

路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟方法，包括以下步骤：(1)安装、调试装置；(2)安装试样，将试样安装在装置内；(3)施加载荷，对试样的水平方向施加横向载荷使得试样的横向受力Fx1≠Fx2，纵向受力Fy1＝Fy2，垂直方向施加竖向载荷，使得试样处于三向受力状态；(4)干湿循环试验，对试样进行吸湿、脱湿，并记录吸湿、脱湿过程中试样的数据；(5)分析数据，分析土体在试验过程中稳定性、变形特性、水分迁移特性。路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置，包括干湿循环组件、百分表、TDR传感器、加压组件。本发明专利技术具有操作简单、试验结果较为精准，属于岩土工程试验及工程运用技术领域。

【技术实现步骤摘要】
路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟方法及装置
本专利技术属于岩土工程试验及工程运用
，特别涉及一种路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟方法及装置。
技术介绍
自然界的降雨和蒸发交替作用使得路基边坡存在干湿循环现象，该现象对土体物理力学性能和稳定性存在巨大影响。当前对边坡稳定性的分析主要通过数值模拟和现场监测来完成。数值模拟分析过程中往往对边界条件和材料属性简化处理，结构离散化程度不同，得到的结果随机性较大，不能得到最真实的路基干湿循环特性。现场监测过程复杂、操作成本高、装置重复利用困难、无法进行对应的细观研究，干湿循环测试参数有限，而且有些工程条件无法实施监测。路基边坡问题可视为平面应变问题，即位移只在垂直道路中心线的平面上存在。路基边坡通常具有一定坡度，其一定深度处的土体受到纵向土压力是大小相等的，而横向受到的两个土压力却不等，如图1。也即，Fy1＝Fy2，但Fx1≠Fx2。路基边坡坡度越大，Fx1、Fx2之间的差值就越大；土体吸水过程中容易造成Fx1、Fx2差值增大，危害边坡稳定。综合当前的研究，尚未有能模拟路基边坡三向受力状态下进行干湿循环试验的实现方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种操作简单、试验结果较精准的路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟方法。本专利技术的另一目的是提供一种操作简单、试验结果较精准的路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置。路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟方法，包括以下步骤：(1)安装、调试路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置；(2)安装试样，将试样安装在基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置内；(3)施加载荷，对试样的水平方向施加横向载荷使得试样的横向受力Fx1≠Fx2，试样纵向方向限制自由度使得试样的纵向受力Fy1＝Fy2，并在试样的垂直方向施加竖向载荷，从而使得试样处于三向受力状态；(4)干湿循环试验，对试样进行吸湿、脱湿，并记录吸湿、脱湿过程中试样的数据，试样的数据包括试样含水率和试样变形量；(5)分析数据，根据上一步记录的数据分析土体在三向受力状态下干湿循环试验过程中稳定性、变形特性、水分迁移特性。采用此方法，试验条件和装置较为简单，试验步骤简单、受外界影响小，因此能较为精准地实现对路基边坡三向受力状态下进行干湿循环试验的模拟试验。作为一种优选，路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置包括用于安装试样的干湿循环组件和用于给试样施加压力的加压组件，加压组件和干湿循环组件相连接。采用此方法，能通过加压组件稳定地控制、调节干湿循环组件的施加载荷，较为简单地模拟出试样的三向受力状态。作为一种优选，干湿循环组件内设有用于测量试样含水率的TDR传感器和用于测量试样变形量的百分表。采用此方法，能稳定地测量试样的含水率和试样的变形量，为后续分析提供精准的数据。作为一种优选，路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置安装、调试后，对加压组件加压时的干湿循环组件所受的横向载荷进行标定。标定方法为在水平方向上将压力传感器安装在传力板，加压组件施加压力，读取施加压力下压力传感器的压力值，从而得到加压组件的气压表读数与传力板压力之间的关系。采用此方法，通过标定，便于根据模拟深度的不同而调节气压控制器，保证Fx1、Fx2的准确性。作为一种优选，吸湿过程中直接对路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置进行喷水，水分通过路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置渗入试样；脱湿过程中使用浴霸灯直接照射路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置，将试样中的水分蒸发。采用此方法，能快速、稳定地对试样进行吸湿和脱湿试验，使得测量较为快速，且测量数据较为精准，同时操作较为简单。路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置，包括干湿循环组件、百分表、TDR传感器、加压组件；试样安装在干湿循环组件内，干湿循环组件上设有若干便于水分渗入或蒸发的排水孔，百分表安装在干湿循环组件的顶部，TDR传感器安装在干湿循环组件内，加压组件和干湿循环组件相连接。采用此结构，通过加压组件能稳定地设定试样处于三向受力状态，并在三向受力状态下对试样进行干湿循环试验，并能稳定测量出试验过程中的数据，因此能较为精准地实现对路基边坡三向受力状态下进行干湿循环试验的模拟试验，并能得到较为精准的试验结果。作为一种优选，干湿循环组件包括底座、盖板、挡板、传力板，一对传力板平行安装在底座凹槽的横向方向的两端，一对挡板平行安装在底座凹槽的竖向方向的两端，底座、挡板和传力板围成一个上端开口的立方体，盖板可拆卸式安装在立方体的上端开口处，挡板的下方开设若干排水孔，盖板的尺寸小于试样的尺寸。采用此结构，方便安装试样，且排水孔及盖板和挡板、传力板之间的间隙使得分水能快速、稳定渗入或蒸发出试样，因此干湿循环试验能快速、稳定地完成。作为一种优选，挡板的两端开设有凹槽，传力板的两端为楔角，楔角伸入挡板的凹槽内，并在楔角的上下面和凹槽内壁之间均设有滚珠，传力板通过滚珠的滚动而移动。采用此结构，在干湿循环试验中，随着试样的膨胀或收缩，传力板能沿着滚珠方向移动，保持传力板所受载荷的稳定，装置处于稳定的三向受力状态下，因为试验能稳定进行，试验结果较为精准。作为一种优选，加压组件包括气压控制器、导线、传压部分，传压部分和气压控制器通过导线连接，传压部分和干湿循环组件的横向方向的两端相连接并将压力施加于干湿循环组件。采用此结构，能通过气压控制器调节施加于干湿循环组件上的载荷，满足模拟不同深度的试样的试验时所需施加的载荷。作为一种优选，传压部分包括活塞筒、活塞、压力表、放气阀、强力软管，活塞筒内放置有水，活塞筒通过强力软管和干湿循环组件的横向方向的两端相连接，水的液面和活塞之间具有空气层，且液面高于强力软管和活塞筒的连接处，活塞的顶端和导线相连接，活塞的底部安装有压力表和放气阀。采用此结构，能稳定地将压力传递给传力板，使得装置能处于稳定地三向受力状态，模拟试验的试验结果较为精准。本专利技术的优点：通过将试样安装路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置内，并将通过加压组件使得试样处于稳定地三向受力状态，在此模拟状态下对试样进行干湿循环试验，由此成功实现路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟试验，获得稳定、精准的试验结果；本专利技术在干湿循环组件内设置TDR传感器和百分表，因此能稳定地测量出试样的含水率和变形量；本专利技术在挡板的下部设有排水孔，并使得盖板的尺寸小于试样的尺寸，并在干湿循环试验中直接对排水孔及盖板与挡板、传力板之间的间隙喷水，从而使得水分可以快速、稳定地渗入试样，较为快速、稳定完成干湿循环试验；本专利技术通过加压组件对干湿循环装置施加载荷，加压组件中具有稳定、可靠地传压部分，因此能将压力稳定地施加于干湿循环装置，使得试样处于稳定地三向受力状态，进而试验结果更精准、误差更小；本专利技术的传力板通过滚珠和传力板的楔角安装于挡板两端的凹槽中，因此在试样膨胀或收缩时，传力板能沿着滚珠移动，从而使得传力板两端所受载荷不变，装置处于稳定的三向受力状态下，因此试验能稳定进行，试验结果较为精准。附图说明图1为土体单元受力示意图。图2为路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置的整体构造示意图。图3为图2的俯视图。图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)安装、调试路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置；(2)安装试样，将试样安装在基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置内；(3)施加载荷，对试样的水平方向施加横向载荷使得试样的横向受力Fx1≠Fx2，试样纵向方向限制自由度使得试样的纵向受力Fy1＝Fy2，并在试样的垂直方向施加竖向载荷，从而使得试样处于三向受力状态；(4)干湿循环试验，对试样进行吸湿、脱湿，并记录吸湿、脱湿过程中试样的数据，试样的数据包括试样含水率和试样变形量；(5)分析数据，根据上一步记录的数据分析土体在三向受力状态下干湿循环试验过程中稳定性、变形特性、水分迁移特性。

【技术特征摘要】
1.路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)安装、调试路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置；(2)安装试样，将试样安装在基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置内；(3)施加载荷，对试样的水平方向施加横向载荷使得试样的横向受力Fx1≠Fx2，试样纵向方向限制自由度使得试样的纵向受力Fy1＝Fy2，并在试样的垂直方向施加竖向载荷，从而使得试样处于三向受力状态；(4)干湿循环试验，对试样进行吸湿、脱湿，并记录吸湿、脱湿过程中试样的数据，试样的数据包括试样含水率和试样变形量；(5)分析数据，根据上一步记录的数据分析土体在三向受力状态下干湿循环试验过程中稳定性、变形特性、水分迁移特性。2.根据权利要求1所述路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟方法，其特征在于：路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置包括用于安装试样的干湿循环组件和用于给试样施加压力的加压组件，加压组件和干湿循环组件相连接。3.根据权利要求2所述路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟方法，其特征在于：干湿循环组件内设有用于测量试样含水率的TDR传感器和用于测量试样变形量的百分表。4.根据权利要求2所述路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟方法，其特征在于：路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置安装、调试后，对加压组件加压时的干湿循环组件所受的横向载荷进行标定。5.根据权利要求1所述路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟方法，其特征在于：吸湿过程中直接对路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置进行喷水，水分通过路基边坡三向受力状态下干湿循环试验的模拟装置渗入试样；脱湿过程中使用浴霸灯直接照射路基边坡三向...

【专利技术属性】
技术研发人员：董均贵，何培勇，徐国元，龙翔，林立新，徐伟龙，
申请(专利权)人：华南理工大学，广东省路桥规划研究中心，广州市北二环高速公路有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44