一种模拟降雨过程中路基填料颗粒迁移的试验装置

1.本实用新型涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种模拟降雨过程中路基填料颗粒迁移的试验装置。


背景技术：

2.岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，地上、地下和水中的各类工程统称土木工程，土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程，是土木工程的分支，运用工程地质学、土力学、岩石力学解决各类工程中关于岩石、土的工程技术问题的科学。按照工程建设阶段划分，工作内容可以分为，岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测、岩土工程检测。
3.目前尽管对于岩土工程领域中颗粒迁移规律已有部分研究，但绝大多数仅仅考虑了降雨入渗的作用，鲜有将静力因素考虑其中，这与实际工程不符合，尤其是降雨入渗后粗粒土路基的受力性质以及沉降问题几乎无法现场检测，故急需一种可用于模拟静力作用下降雨导致粗粒土路基沉降及颗粒迁移的装置，为此，我们提出一种模拟降雨过程中路基填料颗粒迁移的试验装置。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型提供了一种模拟降雨过程中路基填料颗粒迁移的试验装置。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种模拟降雨过程中路基填料颗粒迁移的试验装置，包括顶部压实机构、置物框、置料筒、伸缩支撑架与试验筛，所述置料筒设置于顶部压实机构的下方，所述置料筒的底部与置物框相连接；
7.所述置物框包括法兰板、框体与底座，所述框体通过支架固定于底座的顶部，所述法兰板固定于框体的顶部，所述框体的侧壁上开设有用于放入伸缩支撑架、试验筛的开口；
8.所述置料筒包括筒体与孔板，所述孔板中部均匀开设有通孔，所述孔板设于筒体的底部，所述筒体、孔板通过螺栓、螺母与法兰板固定连接；
9.所述顶部压实机构包括反力架、中空加载板、空心管件、弹簧加载板、压力传感器、千斤顶、水箱、软管与固定板，所述反力架固定于地面上，所述中空加载板放置于筒体内部的土样顶部，所述中空加载板的底部均匀开设有排水通孔，所述中空加载板的顶部连通有空心管件，所述空心管件的侧壁上设置有支管，所述空心管件的顶部固定有固定板，所述固定板的顶部设置有弹簧加载板，所述弹簧加载板的顶部设置有千斤顶，所述千斤顶位于反力架横梁的正下方，且所述千斤顶的底部设置有压力传感器，所述反力架的顶部安装有水箱，所述水箱的侧壁上设置有出水管，出水管上设置有开关阀门，出水管通过软管与相连通。
10.进一步的，所述弹簧加载板包括固定底板、固定杆、活动顶板与弹簧，所述固定杆
固定于固定底板的顶部，所述固定杆的上端贯穿所述活动顶板，且与活动顶板滑动配合，所述活动顶板与固定底板之间设置有弹簧，所述弹簧套设于固定杆上。
11.进一步的，所述伸缩支撑架的高度等于框体内腔底部至孔板底部之间的间距。
12.进一步的，所述伸缩支撑架包括顶板、底板与插栓，所述顶板的底部固定一中空管，所述底板的底部固定有插接杆，插接杆套接于中空管内，所述插接杆与中空管通过一插栓进行固定。
13.进一步的，所述试验筛包括柱型框体与滤网，所述柱型框体的外壁上均匀开设有通孔，所述滤网设置于柱型框体的内壁上。
14.本实用新型的有益效果在于：
15.本实用新型提供的试验装置结构简单，使用方便，可用于模拟静力作用下降雨导致粗粒土路基沉降及颗粒迁移，便于用户现场实验检测，适宜进一步推广应用。
附图说明
16.图1为本实用新型土样加载状态下的结构示意图；
17.图2为弹簧加载板的结构示意图；
18.图3为中空加载板、空心管件及固定板的结构示意图；
19.图4为置物框的结构示意图；
20.图5为置料筒的结构示意图；
21.图6为孔板的俯视图；
22.图7为试验筛的结构示意图；
23.图8为伸缩支撑架的结构示意图。
24.附图中标号名称如下：
25.顶部压实机构-1；置物框-2；置料筒-3；伸缩支撑架-4；试验筛-5；土样-6；反力架-101；中空加载板-102；空心管件-103；弹簧加载板-104；压力传感器-105；千斤顶-106；水箱-107；软管-108；固定板-109；法兰板-201；框体-202；排水管-203；底座-204；筒体-301；孔板-302；顶板-401；底板-402；插栓-403；柱型框体-501；滤网-502；排水通孔-1021；支管-1031；固定底板-1041；固定杆-1042；活动顶板-1043；弹簧-1044。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.参照附图1与5所示，一种模拟降雨过程中路基填料颗粒迁移的试验装置，包括顶部压实机构1、置物框2、置料筒3、伸缩支撑架4与试验筛5，置料筒3设置于顶部压实机构1的下方，置料筒3的底部与置物框2相连接。
28.参照附图2所示，置物框2包括法兰板201、框体202与底座204，框体202通过支架固定于底座204的顶部，法兰板201固定于框体202的顶部，框体202的侧壁上开设有用于放入
伸缩支撑架4、试验筛5的开口；装置使用时，可将伸缩支撑架4、试验筛5从框体202开口处放入、取出，此外该开口还可起到排水的作用。
29.作为进一步改进的，置物框2上还设置有排水管203，排水管203位于开口的对侧；排水管203的设置利于位于开口对侧水的排出。
30.参照附图5-6所示，置料筒3包括筒体301与孔板302，孔板302中部均匀开设有通孔，孔板302设于筒体301的底部，筒体301、孔板302通过螺栓、螺母与法兰板201固定连接；使用时，将土样6按照《铁路工程土工试验规程tb10102-2010》进行配制，并将配制好的土样6填入筒体301中。
31.参照附图1-3所示，顶部压实机构1包括反力架101、中空加载板102、空心管件103、弹簧加载板104、压力传感器105、千斤顶106、水箱107、软管108与固定板109，反力架101固定于地面上，中空加载板102放置于筒体301内部的土样6顶部，中空加载板102的底部均匀开设有排水通孔1021，中空加载板102的顶部连通有空心管件103，空心管件103的侧壁上设置有支管1031，空心管件103的顶部固定有固定板109，固定板109的顶部设置有弹簧加载板104，弹簧加载板104的顶部设置有千斤顶106，千斤顶106位于反力架101横梁的正下方，且千斤顶106的底部设置有压力传感器105，本实施例中压力传感器105固定于弹簧加载板104顶部；反力架101的顶部安装有水箱107，水箱107的侧壁上设置有出水管，出水管上设置有开关阀门，出水管通过软管108与1301相连通。
32.使用时，在完成土样6的填筑完毕后，将中空加载板102贴合于土样6表面，调整加载系统水平度和垂直，再将弹簧加载板104放置于固定板109顶面，通过千斤顶106配合反力架101对下方弹簧加载板104进行压实过程，在此过程中可通过设置的力传感器105进行实时监测，根据所需要压实度控制土样6所需荷载，对土样6进行加载直至达到所需压实度，压实完成后对土样6施加静载，以方便后续降雨模拟试验；水箱107与水管108、空心管件103之间相连通，且中空加载板102与土样6之间相贴合，在完成土样6施加静载过程后，向水箱107内部加水，打开水箱107出水管上的阀门，通过水管108将水箱107内的水源向空心管件103内输送，空心管件103中水流入中空加载板102并从中空加载板102上均匀分布的排水通孔1021流出，以实现均匀降雨加载过程。
33.参照附图2所示，弹簧加载板104包括固定底板1041、固定杆1042、活动顶板1043与弹簧1044，固定杆1042固定于固定底板1041的顶部，固定杆1042的上端贯穿活动顶板1043，且与活动顶板1043滑动配合，活动顶板1043可沿固定杆1042进行滑动，活动顶板1043与固定底板1041之间设置有弹簧1044，弹簧1044套设于固定杆1042上。当弹簧加载板104受压时，活动顶板1043沿固定杆1042向下移动对弹簧1044进行挤压，当撤去压力后弹簧1044弹力释放带动活动顶板1043上升复位。
34.参照附图1所示，伸缩支撑架4的高度等于框体202内腔底部至孔板302底部之间的间距；伸缩支撑架4放入置物框2中后，伸缩支撑架4上下端能够正好与孔板302及框体202内腔底部相抵接，使伸缩支撑架4能够对孔板302进行抵接支撑。
35.参照附图8所示，伸缩支撑架4包括顶板401、底板402与插栓403，顶板401的底部固定一中空管，底板402的底部固定有插接杆，插接杆套接于中空管内，插接杆与中空管通过一插栓403进行固定。当需将伸缩支撑架4从置物框2侧壁开口放入置物框2中时，将插栓403抽出，插接杆进一步插入中空管中，使伸缩支撑架4高度减小，以便于伸缩支撑架4从开口放
入，放入后将顶板401提起并将插栓403插入对顶板401、底板402高度进行固定；该种设置便于伸缩支撑架4从置物框2侧壁开口放入。
36.参照附图7所示，试验筛5包括柱型框体501与滤网502，柱型框体501的外壁上均匀开设有通孔，滤网502设置于柱型框体501的内壁上。在土样加载完成后，将伸缩支撑架4取出，并将试验筛5从置物框2侧壁开口放入，试验筛5用于承接、过滤从孔板302流出的水与颗粒，水从柱型框体501侧壁通孔排出，颗粒留于试验筛5中。
37.综上，该模拟降雨过程中路基填料颗粒迁移的试验装置在使用时，在进行测试前，将筒体301通过孔板302贴合于法兰板201顶端，再由多组螺栓、螺母进行连接固定，接着将伸缩支撑架4放入到置物框2中，对孔板302进行支撑，同时伸缩支撑架4还能堵住孔板302上的通孔，防止土样6加载挤压过程中从孔板302上的通孔排出(如附图1所示)；将土样6按照《铁路工程土工试验规程tb10102-2010》进行配制，并按照所需要的压实度填筑于筒体301内，在完成土样6的填筑完毕后，将中空加载板102贴合于土样302表面，调整加载系统水平度和垂直，再将弹簧加载板104放置于固定板109顶面，接着通过千斤顶106配合反力架101对下方弹簧加载板104进行压实过程，在此过程中可通过设置的力传感器105进行实时监测，根据所需要压实度控制土样6所需荷载，对土样6进行加载直至达到所需压实度，压实完成后对土样6施加静载，以方便后续降雨模拟试验。
38.在完成土样6施加静载过程后，将伸缩支撑架4从置物框2中取出，接着将试验筛5放入置物框2中(如附图5所示)，向水箱107内部加水，打开水箱107出水管上阀门，通过水管108将水箱107内的水源向空心管件103内输送，空心管件柱103中的水流入中空加载板102后从排水通孔1021排入土样6中，实现均匀降雨加载过程，在此过程中，由置物框2内的试验筛5对沉降过程产生的迁移颗粒进行回收，方便进行颗粒收集，在降雨完毕后，取出试验筛5，并将伸缩支撑架4重新安装至置物框2内，接着测算记录土样302沉降数据，完成模拟观测过程。
39.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。