一种用于路基模型膨胀试验的干湿系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于路基模型膨胀试验的干湿系统，包括试验箱体、温度变化和降雨集成模拟系统、数据采集系统。试验箱体由钢结构框架加装真空夹层玻璃构成，在试验箱体中分层填筑红层泥岩填料模拟红层地区高铁路基，利用温度变化和降雨模拟系统实现对自然状态下温度变化和降雨的模拟，通过数据采集系统收集各个传感器监测到的数据。本发明专利技术可以明确干湿循环及温度变化对红层泥岩路基变形的影响机制，建立跨越红层地区的高速铁路路基稳定性评价的基础，填补我国红层地区高速铁路路基室内模型试验装置方面的技术空白，且可推广并适用其他膨胀土边坡现场模拟试验。用其他膨胀土边坡现场模拟试验。用其他膨胀土边坡现场模拟试验。

【技术实现步骤摘要】
一种用于路基模型膨胀试验的干湿系统


[0001]本技术涉及模型试验
，具体涉及一种模拟现场温度降雨环境作用下的膨胀土路基模型试验系统及试验方法。

技术介绍

[0002]红层是外观以红色为主色调的陆相碎屑沉积地层，在中国分布总面积约为826389km2。其中西南和华南地区红层分布尤为广泛且多为裸露型红层，是该地区基础设施及交通建设不可避免的工程岩体。红层中的泥岩对气候环境变化极其敏感，具有失水收缩、吸水膨胀、软化和崩解等不良工程性质，而高速列车的安全运行要求路基变形控制在毫米级，使得红层泥岩路基膨胀上拱变形问题成为眼下及以后红层地区高速铁路建设亟待解决的问题。
[0003]目前测量红层泥岩的膨胀性多采用室内小型试验、原位浸水试验，使用模型一类来测量膨胀土路基的还不是很普及。
[0004]现有技术之一：一种路基填料膨胀量测试仪，包括水盒、试筒和百分表，水盒水平设置，试筒竖直设置在水盒中，试筒上端开口，试筒用于存放压实状态的试样，水盒的高度大于试筒的高度，试筒上方的水盒壁贯穿开设有通口，百分表竖直可拆卸连接在试筒上方，百分表的测头抵接在试样上方，实现直接测量膨胀土填料的浸水膨胀量。
[0005]现有技术之二：一种路基工程下膨胀土地基现场浸水试验方法，包括如下步骤：开挖膨胀土试坑；在膨胀土试坑地基上布设多面渗水系统和蓄水沟渠，并在监测区域内埋设下层测试器件；在多面渗水系统之上填筑路基本体堆载体和模拟轨道荷载堆载体，并在监测区域内埋设上层测量器件；下层测量器件和上层测量器件组成量测系统，用于量测地基表面变形量、地基内部分层变形量、路基本体变形量、孔隙水压力值、土壤含水率、土壤吸力及路基基底应力值；通过蓄水沟渠和多面渗水系统对地基进行人工浸水，并按一定频率进行观测。
[0006]通过对现有技术分析可知现阶段对红层泥岩路基变形的研究方法不能同时实现路基基床温度、湿度、降雨量的控制，但对于复杂多变的现场环境和红层泥岩的工程特性，仅依靠红层泥岩的膨胀特性不足以评价路基体的稳定性，研制一种可用于监测和红层泥岩变形量对于温度变化、湿度变化、降雨量变化响应的试验仪是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术不能模拟温度变化、降雨作用下的红层泥岩路基变形，导致模拟不全面的缺陷与不足，本技术提供了一种用于路基模型膨胀试验的干湿系统。
[0008]本技术提供的一种用于路基模型膨胀试验的干湿系统采用如下的技术方案：
[0009]一种用于路基模型膨胀试验的干湿系统其特征在于，包括：试验箱体、温度变化和降雨集成模拟系统、数据采集系统。
[0010]所述温度变化和降雨集成模拟系统包括湿度传感器、水泵、小型花洒、储水箱、不
锈钢空心横梁、磁吸温度传感器、橡胶温度传感器、空气压缩制冷机、钨丝烤灯、温度和湿度集成控制仪；
[0011]湿度传感器置于试验箱体中，小型花洒沿试验箱上方空心横梁均匀布置，小型花洒连接水泵，水泵连接温度和湿度集成控制仪并连通储水箱组成降雨模拟喷淋系统。温度传感器置于试验模型表面，钨丝烤灯沿试验箱上方空心横梁均匀布置，钨丝烤灯连接温度和湿度集成控制仪，压缩空气制冷机连接温度和湿度集成控制仪组成温度变化模拟系统；
[0012]所述数据采集系统包括位移传感器、水分温度集成传感器、信号转换模块、计算机采集模块；
[0013]位移传感器安装在试验模型上方工形滑轨，水分温度集成传感器均匀布置在试验模型边坡下，位移传感器和水分温度集成传感器使用连接线通过试验箱体预留传感器集线出口连接信号转换模块，信号转换模块连接计算机采集模块组成数据采集系统。
[0014]进一步的，所述一种用于路基模型膨胀试验的干湿系统，其特征在于，所述试验箱体包括角钢焊接外部结构框架、真空夹层玻璃、下部透水砂层、中间红层泥岩路基基床、上层轨道板，两根钢轨通过扣件系统横向布置在轨道板上。
[0015]进一步的，所述一种用于路基模型膨胀试验的干湿系统，其特征在于，所述试验箱体上方顶端设有保温隔板。
[0016]进一步的，所述的一种用于路基模型膨胀试验的干湿系统，其特征在于，所述试验箱体下方设有排水孔，排水管外接带刻度的储水桶。
[0017]进一步的，所述的一种用于路基模型膨胀试验的干湿系统，其特征在于，所述位移传感器安装在万向支架上，万向支架通过与工形滑轨尺寸匹配的凸起卡扣布置在工形滑轨上，支架可沿工形滑轨任意调整位置，并可通过旋紧支架底座螺母固定位置。
[0018]进一步的，所述的一种用于路基模型膨胀试验的干湿系统，其特征在于，所述不锈钢空心横梁由两根尺寸为1680mm
ⅹ
60mm
ⅹ
60mm，厚度2mm的不锈钢空心钢管沿长度方向并排焊接制成，末端开孔分别连接供水管为小型花洒供水和连接电路为钨丝烤灯供电。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本技术提供的路基模型膨胀试验的干湿系统的结构示意图；
[0021]图2是本技术提供的温度变化和降雨集成模拟系统的结构示意图；
[0022]图3是本技术提供的路基模型膨胀试验的干湿系统沿纵向剖切后的剖视图；
[0023]图4是本技术提供的用于安装位移传感器的工形滑轨和万向支架的结构示意图；
[0024]图5是本技术提供的路基模型膨胀试验的干湿系统俯视图；
[0025]图6是本技术提供的路基模型膨胀试验的干湿系统沿横向剖切后的剖视图；
[0026]附图标记：
[0027]1‑
1：试验箱；1
‑
2：真空夹层玻璃；1
‑
3：不锈钢空心横梁；1
‑
4：钨丝烤灯；1
‑
5：小型
花洒；1
‑
6：工形滑轨；1
‑
7：保温盖板；1
‑
8：轨道板；1
‑
9：传感器集线出口；1
‑
10：排气口；1
‑
11：进气口；1
‑
12：排水口；1
‑
13：钢轨；1
‑
14：螺栓；1
‑
15：角钢；1
‑
16：红层泥岩路基基床；1
‑
17：透水砂层；1
‑
18：带刻度储水箱；1
‑
19：排水口节流阀；
[0028]2‑
1：温度变化和降雨模拟系统；2
‑
2：温度和湿度集成控制仪上；2
‑
3：进水口；2
‑
4：储水箱；2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于路基模型膨胀试验的干湿系统，其特征在于，包括：试验箱体、温度变化和降雨集成模拟系统、数据采集系统；所述温度变化和降雨集成模拟系统包括湿度传感器、水泵、小型花洒、储水箱、不锈钢空心横梁、磁吸温度传感器、橡胶温度传感器、空气压缩制冷机、钨丝烤灯、温度和湿度集成控制仪；湿度传感器置于试验箱体中，小型花洒沿试验箱上方空心横梁均匀布置，小型花洒连接水泵，水泵连接温度和湿度集成控制仪并连通储水箱组成降雨模拟喷淋系统，橡胶温度传感器置于试验模型表面，磁吸温度传感器吸附在工形滑轨上，钨丝烤灯沿试验箱上方空心横梁均匀布置，钨丝烤灯连接温度和湿度集成控制仪，压缩空气制冷机连接温度和湿度集成控制仪组成温度变化模拟系统；所述数据采集系统包括位移传感器、水分温度集成传感器、信号转换模块、计算机采集模块；位移传感器安装在试验模型上方工形滑轨，水分温度集成传感器均匀布置在试验模型边坡下，位移传感器和水分温度集成传感器使用连接线通过试验箱体预留传感器集线出口连接信号转换模块，信号转换模块连接计算机采集模块组成数据采集系统。2.根据权利要求1所述的一种用于路基模...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱恩喜，郝生，熊小田，杜宪武，舒中文，孙希望，邵永波，姚裕春，万旭升，渠孟飞，张蕊，聂文峰，路建国，肖飞知，甯尤军，杨婷婷，刘君，郑贺斌，赵岑，程云建，晏忠瑞，王知深，刘凤云，肖杰，赵剑杰，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：