多功能路基土水分迁移实验模型箱与试验方法技术

本发明专利技术涉及一种多功能路基土水分迁移实验模型箱，包括：路基土填筑箱、地下水位附近土体填筑箱、地下水位模拟箱；所述路基土填筑箱位于地下水位附近土体填筑箱之上，所述地下水位附近土体填筑箱的一侧与地下水位模拟箱相连，所述路基土填筑箱前后面上设置有测孔，所述路基土填筑箱底部设置有渗孔，所述地下水位附近土体填筑箱的一侧与地下水位模拟箱接触面上设置有渗孔；所述测孔中设置有含水率或电势测量装置。可对路基土填料水分迁移模型试验及路基排水的电渗模型试验法进行整体研究，极大简化实验流程。

Experimental model box and test method for moisture transfer of multi-functional subgrade soil

【技术实现步骤摘要】
多功能路基土水分迁移实验模型箱与试验方法
本专利技术属于土木工程领域，具体涉及一种多功能路基土水分迁移实验模型箱及其试验方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。公路路基土含水率的变化是影响路基边坡稳定性以及路基承载力的重要因素。既有路基调查和室内试验研究表明，公路通车运营后，路基内会产生新的水分迁移和适度的重分布，路基土的含水率比施工时含水率增大2～10个百分点；在路面完工后的2～3年内，路基土的湿度变化逐渐趋近于某个平衡含水率，随后含水率变化较小。(引自《公路路基设计规范》)因此，研究路基土中水分迁移规律并降低已建路基含水率对保证高速公路的长期服役性能有这重要作用。通过模型试验可以很好地对路基填料中的水分迁移进行模拟和预测。但现有的模型试验无法对地下水位高度进行较好的控制，同时仅开展路基土填料水分迁移的研究无法解决既有路基含水量过高的问题。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术借助自行研发的多功能路基土水分迁移实验模型箱，提出了一整套路基土填料水分迁移模型试验及路基排水的电渗模型试验法，将对研究路基水分迁移规律以及路基排水提供了一定的指导。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种多功能路基土水分迁移实验模型箱，包括：路基土填筑箱、地下水位附近土体填筑箱、地下水位模拟箱；所述路基土填筑箱位于地下水位附近土体填筑箱之上，所述地下水位附近土体填筑箱的一侧与地下水位模拟箱相连，所述路基土填筑箱前后面上设置有测孔，所述路基土填筑箱底部设置有渗孔，所述地下水位附近土体填筑箱的一侧与地下水位模拟箱接触面上设置有渗孔；所述测孔中设置有含水率或电势测量装置。本专利技术设计一套集研究路基土填料水分迁移规律和排水方法于一体的实验模型箱不仅能为实验研究带来便利，同时还能系统地研究路基土在整个积水、排水过程中的力学规律。在一些实施例中，所述测孔在路基土填筑箱一侧均匀排布。专利技术人之前的研究(专利CN208533287U)表明：电渗排水法能在保证路基在不开挖的情况下完成路基排水，因此，在一些实施例中，所述路基土填筑箱、地下水位附近土体填筑箱、地下水位模拟箱皆为矩形箱体。本专利技术提出的多功能路基土水分迁移实验模型箱，可对路基土填料水分迁移模型试验及路基排水的电渗模型试验法进行整体研究，极大简化实验流程。在一些实施例中，所述渗孔在地下水位模拟箱侧面均匀排布；以实现水分的迁移。在一些实施例中，所述渗孔在路基土填筑箱底部均匀排布，在保证水分发生迁移的同时还需避免路基土填筑箱中土颗粒的流失。路基土填筑箱、地下水位以下土体填筑箱以及地下水位模拟箱高度根据实际工程需要而定，在一些实施例中，所述路基土填筑箱的高度大于等于0.8mm，以提高检测结果的准确性。在一些实施例中，所述路基土填筑箱的长度和宽度均大于等于0.8m，以尽量减少模型试验与实际的误差。在一些实施例中，所述测孔的直径为20-25mm。路基土填筑箱前板和后板按照一定排布规律安排测孔的分布，由于前板和后板可单独拆卸组装，因此测孔的分布根据测点要求进行更改。电极棒内径与外径根据前板测孔的直径确定，因此，在一些实施例中，所述路基土填筑箱前板测孔上设置有电极排水管，电极棒总长L大于前板和后板距离的2/3，同一水平高度处渗孔之间的距离l1小于等于电极棒总长L的1/5，以保证排水效率和检测准确性。本专利技术还提供了一种多功能路基土水分迁移实验模型箱水分迁移模型试验方法，包括：a.土体填筑分别向路基土填筑箱、地下水位以下土体填筑箱和地下水位模拟箱中填筑土体；路基土填筑箱填筑前在箱体底部放置一张滤纸，土体分层填筑，每当土体高度达到前板或后板测孔高度处，安装水分传感器或水盐传感器，并从测孔处引出，直至箱体填满；地下水位附近的土体填筑箱分层填筑；地下水位模拟箱根据地下水位要求确定填筑高度；b.水分迁移模型试验流程地下水位模拟箱中的填土高度与地下水位高度一致，土体填筑完成后根据地下水位要求向地下水位模拟箱中加水，每隔一定时间读取水分传感器或水盐传感器数值，记录土体的体积含水率变化规律；同时取样测定地下水位模拟箱含水率和水位变化，根据其数值决定是否继续加水；一种多功能路基土水分迁移实验模型箱电渗排水法模型试验方法，包括：a.土体填筑分别向路基土填筑箱、地下水位以下土体填筑箱和地下水位模拟箱中填筑土体；路基土填筑箱填筑前在箱体底部放置一张滤纸，土体分层填筑，每当土体高度达到前板或后板测孔高度处，安装水分传感器或水盐传感器，并从测孔处引出，直至箱体填满；地下水位附近的土体填筑箱分层填筑；地下水位模拟箱根据地下水位要求确定填筑高度；b.水分迁移模型试验流程地下水位模拟箱中的填土高度与地下水位高度一致，土体填筑完成后根据地下水位要求向地下水位模拟箱中加水，每隔一定时间读取水分传感器或水盐传感器数值，记录土体的体积含水率变化规律；同时取样测定地下水位模拟箱含水率和水位变化，根据其数值决定是否继续加水；c.电渗排水模型试验当路基土含水率达到预期含水率时，停止向地下水位模拟箱中加水，移除地下水位模拟箱，并将地下水位以下土体填筑箱侧向的地下水渗孔密封；接通电源进行电渗排水，阴极管排出的水由烧杯盛放；排水过程中随时测定土体含水率、排水量以及电势变化。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术提出一套多功能路基土水分迁移实验模型箱，可对路基土填料水分迁移模型试验及路基排水的电渗模型试验法进行整体研究，极大简化实验流程。(2)本专利技术的装置结构简单、操作方便，实用性强。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为多功能路基土水分迁移实验模型箱；(a)试验装置正视图，(b)试验装置后视图，(c)实验装置俯视图，(d)试验箱整体示意图(含模拟地下水箱)；1—路基土填筑箱，2—含水率测孔/电极管插孔，3—路基土填筑箱前板，4—含水率和电势测孔，5—路基土填筑箱后板，6—地下水位附近土体填筑箱，7—地下水渗孔，8—渗孔，9—地下水位模拟箱；图2电极管示意图；(a)阴极管(b)阳极管(c)阴极管周围渗水孔横向分布图；图3电极管排布方式。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能路基土水分迁移实验模型箱，其特征在于，包括：路基土填筑箱、地下水位附近土体填筑箱、地下水位模拟箱；所述路基土填筑箱位于地下水位附近土体填筑箱之上，所述地下水位附近土体填筑箱的一侧与地下水位模拟箱相连，所述路基土填筑箱前后面上设置有测孔，所述路基土填筑箱底部设置有渗孔，所述地下水位附近土体填筑箱的一侧与地下水位模拟箱接触面上设置有渗孔；所述测孔中设置有含水率或电势测量装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种多功能路基土水分迁移实验模型箱，其特征在于，包括：路基土填筑箱、地下水位附近土体填筑箱、地下水位模拟箱；所述路基土填筑箱位于地下水位附近土体填筑箱之上，所述地下水位附近土体填筑箱的一侧与地下水位模拟箱相连，所述路基土填筑箱前后面上设置有测孔，所述路基土填筑箱底部设置有渗孔，所述地下水位附近土体填筑箱的一侧与地下水位模拟箱接触面上设置有渗孔；所述测孔中设置有含水率或电势测量装置。


2.如权利要求1所述的多功能路基土水分迁移实验模型箱，其特征在于，所述路基土填筑箱、地下水位附近土体填筑箱、地下水位模拟箱皆为矩形箱体。


3.如权利要求1所述的多功能路基土水分迁移实验模型箱，其特征在于，所述测孔在路基土填筑箱一侧均匀排布。


4.如权利要求1所述的多功能路基土水分迁移实验模型箱，其特征在于，所述渗孔在地下水位模拟箱侧面均匀排布；
或所述渗孔在路基土填筑箱底部均匀排布。


5.如权利要求1所述的多功能路基土水分迁移实验模型箱，其特征在于，所述路基土填筑箱的高度大于等于0.8mm。


6.如权利要求1所述的多功能路基土水分迁移实验模型箱，其特征在于，所述路基土填筑箱的长度和宽度均大于等于0.8m。


7.如权利要求1所述的多功能路基土水分迁移实验模型箱，其特征在于，所述测孔的直径为20-25mm。


8.如权利要求1所述的多功能路基土水分迁移实验模型箱，其特征在于，所述路基土填筑箱前板测孔上设置有电极排水管，电极棒总长L大于前板和后板距离的2/3，同一水平高度处渗孔之间的距离l1小于等于电极棒总长L的1/5。


9.一种多功能路基土水分迁移实验模型箱水分迁移模型试验方法，其特征在于，包括：
a.土体...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔新壮，王帅，孙玉杰，孙华琛，张小宁，李骏，王洁茹，韩若楠，王艺霖，苏俊伟，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37