一种模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置，包括路基结构试样制作模具、路基结构水?盐?温环境模拟箱和变形监测温控系统，所述路基结构水?盐?温环境模拟箱的箱体包括主骨架和副骨架，所述主骨架和副骨架之间设有保温隔热材料，箱体内部设有温度传感器和水位传感器；箱体内部是个小型水箱，箱体上设有注水孔、水位监测孔和排水阀；箱体内部设有放置试样模具的承重支架。本发明可以直接模拟不同季节温度环境盐渍土水盐环境作用对路基结构产生变形破坏的过程和机理开展实验研究。大量减少原型监测试验的时间和成本，节省人力、物力和财力；同时，能够室内模拟各种工况，便于开展研究工作。
【专利说明】
一种模拟盐溃土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置
技术领域
[0001 ]本发明属于岩土工程技术领域，具体地说，涉及一种模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置。
【背景技术】
[0002]近年来，新疆维吾尔自治区南疆地区响应国家的西部大开发战略，开展了大量的交通基础设施建设活动，新疆道路交通网主干线和支线已基本完成，使全疆农牧民可以走出家门看世界，有很多地区还建立了经济开发区，加速了新疆的经济社会发展。但是，2012-2013年度新疆南疆道路病害调研报告，反映新疆南疆区域2000-2010年大量建设的道路交通工程都不同程度的发生了变形破坏。如南疆铁路库尔勒至喀什段、国道314线阿克苏至阿图什段、省道S207线阿克苏至阿拉尔段(改建前)、S219线、S217线、S218线、国道315线位于南疆区域的部分路段因氯化物盐渍土和硫酸盐渍土引起路基的变形破坏;南疆两座新建城市阿拉尔市和图木舒克市的城市道路自建成以后，遭受了盐渍土的盐胀-冻胀变形破坏;南疆的水利工程设施也不同程度的受到盐渍土盐胀-冻胀破坏，严重影响了工程的运行与使用。南疆盐渍土对公路交通工程的危害主要表现为:硫酸盐渍土对路基路面的盐胀变形破坏;氯化物盐渍土对路基路面的溶陷变形破坏;季节性冻融造成的盐渍土路基的翻浆破坏；盐渍土中具有腐蚀作用的硫酸盐及氯化物盐对混凝土和金属构件的腐蚀破坏。
[0003]新疆是我国盐渍土分布面积最大的省份，新疆盐渍土的地区分布面积属南疆最大，大量的道路都受到盐渍土的侵害，再加上城镇距离很长，维修不便并且成本高。采用本试验装置可以对室内模拟实验进行研究，可以开展盐渍土环境水盐运移及环境温度变化产生的干湿循环作用和盐胀-冻胀作用下道路结构层的变形破坏机理研究，对变形破坏过程进行控制和监测，根据实验数据建立道路结构模型、优化道路结构材料和路基路面耐久性工程设计方法，提高道路抗盐胀-冻胀变形和水盐干湿循环破坏耐久性。该实验装置的开发将对研究盐渍土盐胀-冻胀工程灾害灾变机理和盐渍土环境水盐干湿循环作用灾变机理具有区域研究特殊性和创新性，将对新疆南疆区域盐渍土环境的工程结构因水盐干湿循环作用和盐胀-冻胀作用等环境作用造成的工程灾害与防治技术研究具有重要的基础研究和工程实用价值。对国家“一带一路”战略新疆核心区战略地位的建设及道路交通基础设施工程的可持续发展具有重要意义。
[0004]在现有的盐渍土盐胀-冻胀变形工程灾害机理研究中，尚无有效的实验模拟系统对盐渍土环境中的水盐运移及环境温度的变化产生的干湿循环作用和盐胀-冻胀作用对道路结构层产生的变形破坏过程进行有效的控制和监测。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置，以解决路基结构水-盐-温环境模拟与控制问题，对模拟的盐渍土路基季节性温度与水-盐运移环境中水盐干湿循环作用和盐胀-冻胀作用对路基结构的变形破坏过程进行监测和控制。
[0006]其具体技术方案为:
[0007]一种模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置，包括路基结构试样制作模具、路基结构水-盐-温环境模拟箱和变形监测温控系统，所述路基结构水-盐-温环境模拟箱的箱体I包括主骨架2和副骨架3，所述主骨架2采用4X4mm的角铁焊接，所述副骨架3用3X3mm的角铁焊接，所述主骨架2和副骨架3之间设有保温隔热材料4，箱体I内部设有温度传感器5和水位传感器6;箱体I内部是个小型水箱，箱体I上设有注水孔8、水位监测孔15和排水阀9;箱体I内部设有放置试样模具的承重支架10，箱体I内放置的试样顶面在环境模拟箱上端面处与环境试验箱内模拟的季节性温度环境联通，所述环境试验箱是单独配置的大型环境试验模拟系统，箱体I的上端面其余部分用保温材料密闭，箱体I上端面四周设置传感器固定支架7，用以固定温度传感器链接控制器12，所述环境模拟箱的底部设有加热板17；
[0008]试验装置内部既能放置试样模具，也能直接放置试样19，直接放置试样19时须在承重支架10上放置垫板，垫板尺寸与箱体I内尺寸相当；
[0009]所述试样模具采用玻璃钢材质，试样模具设计三种，以便模拟观测不同工况环境盐渍土路基结构层的变形破坏过程，模具一是模拟自然状态下水盐对路基结构层的入渗破坏作用，模具一顶部敞开，其余五个面设有水盐入渗通道13;模具二是模拟道路两侧水盐入渗对路基的破坏作用，模具二两侧设有水盐入渗通道13;模具三是模拟道路两侧绿化带灌溉水渗流作用对路基结构层稳定性的影响，模具三顶部两侧有凹槽14，模具三内部设有水盐溶液区11和水盐渗透区18，模具三上部两侧开设渗流通道13。
[0010]进一步，所述承重支架10为耐盐碱腐蚀的高强金属材料。
[0011]进一步，所述承重支架10距离路基结构水-盐-温环境模拟箱底部10cm。
[0012]进一步，所述承重支架10的截面尺寸为Φ10mm。
[0013]进一步，所述实验装置外壳I的主骨架2和副骨架3采用耐盐碱腐蚀合金材料密封。
[0014]进一步，所述实验装置外壳I的两侧设有把手16。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0016]本发明模拟研究盐渍土环境路基结构变形破坏机理的试验装置，主要靠智能化变形监测温控系统来完成对试样温度-变形的监测，以及对环境模拟箱内水盐环境温度的控制。路基结构水-盐-温环境模拟箱所处的外部环境温度则由环境试验箱来模拟季节性温度环境;配置的智能化变形监测温控系统可以对采用透明可视化材料制作的试样模具内的试样的变形及损伤破坏过程进行实时观测。
[0017]本发明可以直接模拟不同季节温度环境盐渍土水盐环境作用对路基结构产生变形破坏的过程和机理开展实验研究。大量减少原型监测试验的时间和成本，节省人力、物力和财力；同时，能够室内模拟各种工况，便于开展研究工作。
【附图说明】
[0018]图1为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的俯视图，A表示箱体外部长度;B表示箱体外部宽度;a表示装置箱体内部宽度;b表示箱体内部长度；
[0019]图2为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的侧立面图，H为装置箱体的高度；
[0020]图3为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的正立面图；[0021 ]图4为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的三维视图；
[0022]图5为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的模具一的俯视图；
[0023]图6为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的模具一的正立面图；
[0024]图7为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的模具一的侧立面图；
[0025]图8为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的模具一的三维视图；
[0026]图9为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的模具二的俯视图；
[0027]图10为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的模具二的正立面图；
[0028]图11为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的模具二的侧立面图；
[0029]图12为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的模具二的二维视图；
[0030]图13为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的模具三的俯视图；
[0031]图14为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的模具三的侧立面图；
[0032]图15为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的模具三的正立面图；
[0033]图16为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的模具三的二维视图；
[0034]图17为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的环境模拟箱剖面图一；
[0035]图18为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的环境模拟箱剖面图二；
[0036]图19为本发明模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置的环境模拟箱剖面图三。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图和具体实施对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
[0038]参照图1至19，一种模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置，包括路基结构试样制作模具、路基结构水-盐-温环境模拟箱和变形监测温控系统，所述路基结构水-盐-温环境模拟箱的箱体I包括主骨架2和副骨架3，所述主骨架2采用4X4mm的角铁焊接，所述副骨架3用3X3mm的角铁焊接，所述主骨架2和副骨架3之间设有保温隔热材料4，箱体I内部设有温度传感器5和水位传感器6;箱体I内部是个小型水箱，箱体I上设有注水孔8、水位监测孔15和排水阀9;箱体I内部设有放置试样模具的承重支架10，箱体I内放置的试样顶面在环境模拟箱上端面处与环境试验箱内模拟的季节性温度环境联通，所述环境试验箱是单独配置的大型环境试验模拟系统，箱体I的上端面其余部分用保温材料密闭，箱体I上端面四周设置传感器固定支架7，用以固定温度传感器链接控制器12，所述环境模拟箱的底部设有加热板17;
[0039]试验装置内部既能放置试样模具，也能直接放置试样19，直接放置试样19时须在承重支架10上放置垫板，垫板尺寸与箱体I内尺寸相当；
[0040]所述试样模具采用玻璃钢材质，试样模具设计三种，以便模拟观测不同工况环境盐渍土路基结构层的变形破坏过程，模具一是模拟自然状态下水盐对路基结构层的入渗破坏作用，模具一顶部敞开，其余五个面设有水盐入渗通道13;模具二是模拟道路两侧水盐入渗对路基的破坏作用，模具二两侧设有水盐入渗通道13;模具三是模拟道路两侧绿化带灌溉水渗流作用对路基结构层稳定性的影响，模具三顶部两侧有凹槽14，模具三内部设有水盐溶液区11和水盐渗透区18，模具三上部两侧开设渗流通道13。
[0041]所述承重支架10为耐盐碱腐蚀的高强金属材料。
[0042]所述承重支架10距离路基结构水-盐-温环境模拟箱底部10cm。
[0043]所述承重支架10的截面尺寸为Φ 10mm。
[0044]所述实验装置外壳I的两侧设有把手16。
[0045]所述实验装置外壳I的主骨架2和副骨架3采用耐盐碱腐蚀合金材料密封。
[0046]本发明在具体应用过程中，主要靠智能化变形监测温控系统来完成对试样温度-变形的监测，以及对环境模拟箱内水盐环境温度的控制。路基结构水-盐-温环境模拟箱所处的外部环境温度则由环境试验箱来模拟季节性温度环境;配置的智能化变形监测温控系统可以对采用透明可视化材料制作的试样模具内的试样的变形及损伤破坏过程进行实时观测。
[0047]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置，其特征在于，包括路基结构试样制作模具、路基结构水-盐-温环境模拟箱和变形监测温控系统，所述路基结构水-盐-温环境模拟箱的箱体(I)包括主骨架(2)和副骨架(3)，所述主骨架(2)采用4X4mm的角铁焊接，所述副骨架(3)用3X3mm的角铁焊接，所述主骨架(2)和副骨架(3)之间设有保温隔热材料(4)，箱体(I)内部设有温度传感器(5)和水位传感器(6);箱体(I)内部是个小型水箱，箱体(I)上设有注水孔(8)、水位监测孔(15)和排水阀(9);箱体(I)内部设有放置试样模具的承重支架(10)，箱体(I)内放置的试样顶面在环境模拟箱上端面处与环境试验箱内模拟的季节性温度环境联通，所述环境试验箱是单独配置的大型环境试验模拟系统，箱体(I)的上端面其余部分用保温材料密闭，箱体(I)上端面四周设置传感器固定支架(7)，用以固定温度传感器链接控制器(12)，所述环境模拟箱的底部设有加热板(17); 试验装置内部既能放置试样模具，也能直接放置试样(19)，直接放置试样(19)时须在承重支架(10)上放置垫板，垫板尺寸与箱体(I)内尺寸相当； 所述试样模具采用玻璃钢材质，试样模具设计三种，以便模拟观测不同工况环境盐渍土路基结构层的变形破坏过程，模具一是模拟自然状态下水盐对路基结构层的入渗破坏作用，模具一顶部敞开，其余五个面设有水盐入渗通道(13);模具二是模拟道路两侧水盐入渗对路基的破坏作用，模具二两侧设有水盐入渗通道(13);模具三是模拟道路两侧绿化带灌溉水渗流作用对路基结构层稳定性的影响，模具三顶部两侧有凹槽(14)，模具三内部设有水盐溶液区(11)和水盐渗透区(18)，模具三上部两侧开设渗流通道(13)。2.根据权利要求1所述的模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置，其特征在于，所述承重支架(10)为耐盐碱腐蚀的高强金属材料。3.根据权利要求1所述的模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置，其特征在于，所述承重支架(10)距离路基结构水-盐-温环境模拟箱底部10cm。4.根据权利要求1所述的模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置，其特征在于，所述承重支架(10)的截面尺寸为Φ 10mm。5.根据权利要求1所述的模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置，其特征在于，所述实验装置外壳(I)的主骨架(2)和副骨架(3)采用耐盐碱腐蚀合金材料密封。6.根据权利要求1所述的模拟盐渍土环境路基结构层变形破坏机理的实验装置，其特征在于，所述外壳(I)的两侧设有把手(16)。
【文档编号】G01N25/14GK106092868SQ201610507171
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】杨保存, 邱平, 王飞, 王成, 安巧霞, 杨柳, 杨晓松, 张勤玲, 王荣, 李宏伟, 巨澍朋, 黎亮
【申请人】塔里木大学