一种基于小型振动台模型的岩溶桩基抗震测试试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于小型振动台模型的岩溶粧基抗震测试试验方法，属于岩溶粧基抗震测试领域。
【背景技术】
[0002]中国是一个地震多发国家，而且是全球大陆地震最频繁、地震灾害最严重的国家。大陆VI?IX度地震区占国土面积的80%以上，其中很大一部分为岩溶分布区。随着中国的快速发展，在岩溶地区的工程建设越来越多。岩溶地区工程地质条件复杂，石芽密布的地表以及溶洞的存在都破坏了地基的完整性。特别是当地震来临的时候，溶洞的存在更是加剧了地震的作用。因此，对岩溶地区的地震特点进行研究是非常有必要的。
[0003]由于岩溶地区地质条件复杂，分布着大量溶洞，因此在岩溶地区进行公路桥梁粧基施工时，粧基底部难免会出现一个甚至多个溶洞的情况。如果溶洞埋置深度较浅，可以选择让粧基穿过溶洞，如果溶洞埋置深度较深，一般要求将粧基作用在溶洞顶板之上，因此考虑溶洞一粧基共同作用体系的稳定性是工程实践中的一个关键问题。溶洞顶板安全厚度的确定对粧基的稳定性、工程的安全性以及工程造价都有着直接的影响，合理地选取溶洞顶板安全厚度起着至关重要的作用。影响溶洞顶板安全厚度的因素众多，包括地质强度指数、溶洞尺寸、粧径、上覆岩土体物理参数、单粧荷载等，目前针对地震作用下粧基下伏溶洞顶板破坏还没有较好的测试试验装置和方法。
【发明内容】
[0004]鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于小型振动台模型的岩溶粧基抗震测试试验方法，该方法采用了设计新颖、结构简单、制作方便、测试容易、测试效率高且测试成本低的测试试验装置。
[0005]为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案:一种基于小型振动台模型的岩溶粧基抗震测试试验方法，采用基于小型振动台模型的岩溶粧基抗震测试试验装置，该装置包括模型箱和模型粧，所述模型箱底部固定于平台表面的正中间，所述平台上开设有供螺栓穿过以与振动台表面螺栓孔连接的安装孔，所述模型箱内侧与振动方向垂直的两个面分别铺设有一层泡沫板，所述模型箱在两层泡沫板之间填充有进行压实磨平的模型相似材料，所述模型相似材料正中间固定埋设有溶洞模型，所述模型粧下端部固定嵌入模型相似材料中且位于溶洞模型的溶洞顶板中央位置上，所述模型粧上端部固定扣设有用于安放砝码以进行上部荷载施加的粧帽;并按以下步骤进行:
(1)固定装置:通过螺栓穿过平台将基于小型振动台模型的岩溶粧基抗震测试试验装置固定在振动台表面上；
(2)选择地震波:选择El-Centro波、汶川波或人工地震波，通过振动台自带的控制软件，将输入波的加速度峰值调整为0.05g或0.lg，振动时间按照相似比例Ct=1进行调整，得到各条地震波加速度时程曲线； (3)加载地震波:振动台只有水平方向的地震动，试验之前先进行一次白噪声激励，根据输出结果得到模型箱的自振频率;试验先进行0.05g的地震波加载，后进行0.1g的地震波加载，每次加载之前都要进行一次白噪声激励，对模型地震响应进行扫描存盘，用来对比模型的地震反应。
[0006]优选的，所述模型箱内从下往上依次布置有多个沿溶洞中轴线间隔分布和/或靠近于溶洞中轴线间隔分布的加速度计，所述平台表面上也布置有加速度计。
[0007]优选的，所述溶洞模型内布置有位于溶洞周围的应变片。
[0008]优选的，所述溶洞模型的溶洞顶板从下往上布置有多个沿溶洞中轴线间隔分布的应变片。
[0009]优选的，所述模型粧对应于泡沫板的两侧位置从下往上分别间隔粘贴有多个应变片。
[0010]优选的，所述模型粧顶部粘贴有应变片。
[0011 ]优选的，所述模型粧底部布置有土压力盒。
[0012]优选的，所述平台、模型箱、模型粧和粧帽的材质均为有机玻璃。
[0013]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:该方法操作简单、易于实现且结果可靠，其采用的基于小型振动台模型的岩溶粧基抗震测试试验装置具有设计新颖、结构简单、制作方便、测试容易、测试效率高且测试成本低的优点，特别适用于影响溶洞顶板安全厚度的地质强度指数、溶洞尺寸、粧径、上覆岩土体物理参数、单粧荷载等因素的测试，为地震作用下粧基下伏溶洞顶板破坏提供了较好的测试试验方法，以便于合理地选取溶洞顶板安全厚度，保证工程安全可靠。
【附图说明】
[0014]图1为基于小型振动台模型的岩溶粧基抗震测试试验装置的主视剖面图。
[0015]图2为基于小型振动台模型的岩溶粧基抗震测试试验装置的俯视示意图。
[0016]图3为加速度峰值为0.05g的El-Centro波时程曲线。
[0017]图4为加速度峰值为0.05g的汶川波时程曲线。
[0018]图中标记:1_模型箱，2-模型粧，3-平台，31-安装孔，4-泡沫板，5-模型相似材料，6-溶洞模型，61-溶洞，62-顶板，7-粧帽，8-加速度计，9-应变片，I O-土压力盒。
【具体实施方式】
[0019]为了让本发明的上述特征和优点更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
[0020]如图1?2所示，一种基于小型振动台模型的岩溶粧基抗震测试试验装置，包括模型箱I和模型粧2，所述模型箱I底部固定于平台3表面的正中间，所述平台3上开设有供螺栓穿过以与振动台表面螺栓孔连接的安装孔31，所述模型箱I内侧与振动方向垂直的两个面分别铺设有一层泡沫板4，所述模型箱I在两层泡沫板4之间填充有进行压实磨平的模型相似材料5，所述模型相似材料5正中间固定埋设有溶洞模型6，所述模型粧2下端部固定嵌入模型相似材料5中且位于溶洞模型6的溶洞顶板62中央位置上，所述模型粧2上端部固定扣设有用于安放砝码以进行上部荷载施加的粧帽7。
[0021]如图1?4所示，一种基于小型振动台模型的岩溶粧基抗震测试试验方法，采用上述的装置，并按以下步骤进行:
(1)固定装置:通过螺栓穿过平台3将基于小型振动台模型的岩溶粧基抗震测试试验装置固定在振动台表面上；
(2)选择地震波:选择El-Centro波、汶川波或人工地震波，通过振动台自带的控制软件，将输入波的加速度峰值调整为0.05g或0.lg，振动时间按照相似比例Ct=1进行调整，得到各条地震波加速度时程曲线；
(3)加载地震波:振动台只有水平方向的地震动，试验之前先进行一次白噪声激励，根据输出结果得到模型箱的自振频率;试验先进行0.05g的地震波加载，后进行0.1g的地震波加载，每次加载之前都要进行一次白噪声激励，对模型地震响应进行扫描存盘，用来对比模型的地震反应。
[0022]在本发明实施例中，考虑到振动台的承载以及模型的可视性，所述平台3、模型箱
1、模型粧2和粧帽7的材质均为有机玻璃，有机玻璃密度为1.2g/cm3，且强度高，耐久性和耐冲击性好。根据缩尺模型的几何相似比，利用两块长26cmX高25cmX厚Icm和两块宽20cmX高25cmX厚Icm的有机玻璃板作为模型箱I的侧板，一块长26cmX宽22cmX厚Icm的有机玻璃板作为模型箱I的底板，组合成一个没有盖子的有机玻璃箱，箱子的内部几何尺寸为20cm宽X长24cm X高25c