一种模拟机场道面脱空与裂缝的室内试验装置及方法

本发明属于道路工程领域，尤其涉及一种模拟机场道面脱空与裂缝的室内试验装置及方法。

背景技术：

1、典型的机场道面结构由面层、基层、土基三部分组成，面层材料为一般沥青混凝土或水泥混凝土，基层材料一般为水泥稳定碎石。在环境因素与飞机荷载的长期作用下，机场道面结构上下相邻的层位之间，即面层-基层之间和基层-土基之间易形成不同高度的层间脱空，且相邻层间中易出现竖直的内部裂缝。层间脱空和内部裂缝的存在对机场道面的结构承载力与使用寿命存在明显的影响，可通过弯沉仪、探地雷达、瑞利波检测仪等多种方法检测机场道面中所存在的层间脱空与内部裂缝。由于实际机场道面中的层间脱空与内部裂缝多不规则且其尺寸无法精准控制，在室内试验中模拟层间脱空与内部裂缝，可用于上述检测方法检测效果的室内模拟。

技术实现思路

1、发明目的：针对以上问题，本发明提出一种模拟机场道面脱空与裂缝的室内试验装置及方法，由面层组块、基层组块、土基组块、承载槽组块四部分组成，四个组块以不同的形式组合使用，可模拟机场道面中面层-基层之间与基层-土基之间不同位置、不同尺寸的层间脱空与内部裂缝，并可在模拟脱空与裂缝区域中不同的介质填充状态。试验装置可用于开展各项室内试验。

2、技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种模拟机场道面脱空与裂缝的室内试验装置，由面层组块、基层组块、土基组块、承载槽组块四部分组成，四个组块以不同的形式组合使用，可模拟机场道面中面层-基层之间与基层-土基之间121种不同位置、不同高度的层间脱空与16种不同位置、不同尺寸的内部裂缝。

4、承载槽底部为边长为200cm的正方形，底座高20cm，在底座的一组对角处有l形的边墙，l形边墙的外侧两边均长100cm，高130cm，其余四道边的长度均为50cm，两道边墙围成长、宽均为100cm，高为130cm的长方体下凹区域，用于面层组块、基层组块的组合放置以及土基组块在其中的夯实；承载槽采用砖砌。

5、面层组块的长和宽均为100cm，厚度为30cm；在其下表面划分有四个圆形区域，记作1-a1区域，1-a2区域，1-a3区域，1-a4区域，上述四个区域以面层组块下表面的中心点为对称中心，呈中心对称分布；四个区域的内陷深度依次分别为0cm，0.5cm，1.5cm，2cm，各区域的半径均为20cm，各区域圆心距离组块下表面与之相近两条边的距离均为25cm；由于1-a1区域的内陷深度为0cm，即无内陷，因此1-a1区域为面层组块下表面中人为规定的区域，并无实际的内陷结构；

6、面层组块的下表面有两个相互垂直的矩形区域，两个区域均以面层板下表面的中心点为中心对称分布，长为40cm，宽为0.2cm，两个区域的内陷深度分别为10cm和20cm，形成两道深槽，依次称为槽1-b1和槽1-b2；面层组块的材质为沥青混凝土或水泥混凝土。

7、基层层板组块的长和宽均为100cm，厚度为40cm；在其上表面划分有四个圆形区域，依次记作2-a1区域，2-a2区域，2-a3区域，2-a4区域，上述四个区域以面层组块下表面的中心点为对称中心，呈中心对称分布，四个区域的内陷深度分别为0cm，1cm，2cm，3cm，各区域的半径均为20cm，各区域圆心距离组块下表面与之相近两条边的距离均为25cm；由于2-a1区域的内陷深度为0cm，即无内陷，因此2-a1区域为面层组块下表面中人为规定的区域，并无实际的内陷结构；

8、基层组块的上表面有两个相互垂直的矩形区域，两个区域均以面层板下表面的中心点为中心对称分布，长为40cm，宽为0.2cm，两个区域的内陷深度分别为7cm和15cm，形成两道深槽，依次称为槽2-b1和槽2-b2；

9、在其下表面划分有四个圆形区域，依次记作2-a5区域，2-a6区域，2-a7区域，2-a8区域，上述四个区域以面层组块下表面的中心点为对称中心，呈中心对称分布，且分别分布于2-a1区域，2-a2区域，2-a3区域，2-a4区域的正下方，四个区域的内陷深度分别为0cm，0.5cm，1.5cm，2cm，各区域的半径均为20cm，各区域圆心距离组块下表面与之相近两条边的距离均为25cm；

10、基层组块的下表面有两个相互垂直的矩形区域，两个区域均以面层板下表面的中心点为中心对称分布，长为40cm，宽为0.2cm，两个区域的内陷深度分别为7cm和15cm，形成两道深槽，依次称为槽2-b3和槽2-b4，槽2-b3和槽2-b4分别在槽2-b1和槽2-b2的正下方；基层组块的材质为水泥稳定碎石。

11、土基组块夯筑于承载槽组块的下凹区域，长和宽均为100cm，厚度为60cm；在其上表面划分有四个圆形区域，依次记作3-1区域，3-2区域，3-3区域，3-4区域，上述四个区域以面层组块下表面的中心点为对称中心，呈中心对称分布，四个区域的内陷深度分别为0cm，0.5cm，1.5cm，2cm，各区域的半径均为20cm，各区域圆心距离组块下表面与之相近两条边的距离均为25cm；由于3-a1区域的内陷深度为0cm，即无内陷，因此3-a1区域为面层组块下表面中人为规定的区域，并无实际的内陷结构；

12、土基组块的上表面有两个相互垂直的矩形区域，两个区域均以面层板下表面的中心点为中心对称分布，长为40cm，宽为0.2cm，两个区域的内陷深度分别为15cm和30cm，形成两道深槽，依次称为槽3-b1和槽3- b2；土基组块的材质为各类细粒土，需经过夯实。

13、一种模拟机场道面脱空与裂缝的室内试验装置，其使用方法如下：

14、s1：土基组块的材料夯实固定于承载槽组块中，土基组块与承载槽组块不可相互分离，土基组块上方放置基层组块，基层组块上方放置面层组块，面层组块的上表面与承载槽组块的上表面在同一个水平面上；面层组块、基层组块的侧面与承载槽中长方体下凹区域的侧面应完全贴合；

15、s2：（1）当模拟层间脱空时：

16、通过旋转基层组块，调整基层组块与土基组块之间的相对位置，使基层组块下表面的圆形区域与土基组块上表面的圆形区域上下重合，形成不同的搭配组合，可模拟基层与土基之间不同高度的层间脱空，所能模拟的基层-土基层间脱空的高度包括0cm,0.5cm,1cm,1.5cm, 2cm,2.5cm,3cm,3.5cm,4cm,4.5cm,5cm，共11种；

17、基层组块与土基组块的相对位置确定后，通过旋转面层组块，调整面层组块与基层组块之间的相对位置，使面层组块下表面的圆形区域与基层组块上表面的圆形区域形成不同的搭配组合，可模拟面层与基层之间不同高度的层间脱空，所能模拟的面层-基层间脱空的高度包括0cm,0.5cm,1cm,1.5cm, 2cm,2.5cm,3cm,3.5cm,4cm,4.5cm,5cm，共11种；

18、面层组块-基层组块之间，基层组块-土基组块之间两处脱空高度的不同组合，共计121种；

19、（2）当模拟内部裂缝时：

20、通过旋转基层组块，调整基层组块与土基组块之间的相对位置，使基层组块下表面的深槽与土基组块上表面的深槽形成不同的搭配组合，可模拟基层与土基之间不同高度的内部裂缝，所能模拟的基层-土基层间内部裂缝的高度包括基层底部7cm+土基顶部15cm，基层底部7cm+土基顶部30cm，基层底部15cm+土基顶部15cm，基层底部15cm+土基顶部30cm，共4种；

21、基层组块与土基组块的相对位置确定后，通过旋转面层组块，调整面层组块与基层组块之间的相对位置，使面层组块下表面的深槽与基层组块上表面的深槽形成不同的搭配组合，可模拟面层与基层之间不同高度的内部裂缝，所能模拟的面层-基层间内部裂缝的高度包括面层底部10cm+基层顶部7cm，面层底部10cm+基层顶部20cm，面层底部20cm+基层顶部7cm，面层底部20cm+基层顶部15cm，共4种；

22、面层组块-基层组块之间，基层组块-土基组块之间两处内部裂缝的不同组合，共计16种。

23、优选地，还包括：在各组块组合形成的脱空与裂缝区域中不填入任何物质，从而模拟脱空与裂缝区域中存在空气的介质填充状态；

24、在各组块组合形成的脱空与裂缝区域中填入干燥的细集料，从而模拟脱空与裂缝区域中存在干燥碎屑的介质填充状态；

25、在各组块组合形成的脱空与裂缝区域中填入加水的细集料，从而模拟脱空与裂缝区域中存在潮湿碎屑的介质填充状态；共可模拟脱空与裂缝区域中空气、干燥碎屑、潮湿碎屑3种不同的介质填充状态。

26、优选的，上述细集料的粒径在0.15-0.6mm之间。

27、有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益的技术效果：

28、本发明所提出的一种模拟机场道面脱空与裂缝的室内试验装置，通过面层组块、基层组块、土基组块、承载槽组块的组合，可模拟机场道面中面层-基层之间与基层-土基之间不同位置、不同尺寸的层间脱空与内部裂缝，并可在模拟脱空与裂缝区域中不同的介质填充状态，用于开展各项室内试验。