CN108387456A - 土石料填筑体长期变形模拟试验装置及其模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土石料填筑体长期变形模拟试验装置及其模拟方法，其中装置包括支撑装置、水循环系统和加载时与支撑装置接触、并延伸至模型箱内对模型箱内的土石料填筑体施加竖向载荷的加载装置，所述支撑装置上设置有模型箱；所述加载装置上设置有采集土石料填筑体竖向压缩变形量的采集装置；所述水循环系统通过供水管给模型箱内土石料填筑体提供浸泡试验的水，所述模型箱的底板上连接有用于排出浸泡土石料填筑体的水的回水管。

Description

土石料填筑体长期变形模拟试验装置及其模拟方法

技术领域

本发明涉及土石料长期变形研究领域，具体涉及一种土石料填筑体长期变 形模拟试验装置及其模拟方法。

背景技术

山区及丘陵区的高速公路、高速铁路、机场、土石坝和经济技术开发区建 设，出现了大量利用开挖基岩获得的土石料，进行填筑形成的高填方路基与高 边坡、高填方场道与高边坡和高土石坝与高边坡，即土石料高填筑体。如高速 公路路基填筑体及边坡已超过50m，机场场道填筑体边坡高度已超过150m，挡 水土石坝填筑体已超过310m。

开挖基岩所获得的土石料颗粒粒径变化大且难以控制，致使其力学性质复 杂。土石料高填方体除了在施工阶段发生变形外，工后还会发生长期的沉降变 形甚至坍塌、滑坡，对人民的生命财产及地区的经济发展造成严重影响。特别 是基岩多为软弱泥质岩的地区，由于其强度低、抗风化抗崩解能力差，土石料 填筑体的长期沉降变形问题更是十分明显。

我国对西南地区的基础建设注入越来越多的重视和投入，然而西南地区多 为山区、丘陵地带，在这些地方进行大规模的工程建设时，往往需要高填深挖。 由于地形所限，高填方工程不可避免地需要大量使用开挖基岩获得的土石填料， 且土石填料中多包含大粒径的块石等。

土石填料能够安全有效地使用取决于是否充分认识土石料填筑体长期变形 及影响因素作用机理。目前研究认为其长期变形的因素除了常规的流变变形外， 集中在以下几点：①与地下水有关的大块径软化；②与温度、含水量有关的大 块径风化；③与工程荷载反复作用有关的大块径碎裂化。

如何有效评价土石填料长期变形及其影响因素作用机理，已成为高填方工 程建设中的一项重要课题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的土石料填筑体长期变形模拟试 验装置及其模拟方法能够对不同粒径土石填料筑体在持续加载、反复浸泡情况 下模拟土石料填筑体长期变形。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种土石料填筑体长期变形模拟试验装置，其包括支撑装 置、水循环系统和加载时与支撑装置接触、并延伸至模型箱内对模型箱内的土 石料填筑体施加竖向载荷的加载装置，所述支撑装置上设置有模型箱；所述加 载装置上设置有采集土石料填筑体竖向压缩变形量的采集装置；所述水循环系 统通过供水管给模型箱内土石料填筑体提供浸泡试验的水，所述模型箱的底板 上连接有用于排出浸泡土石料填筑体的水的回水管。

进一步地，土石料填筑体长期变形模拟试验装置还包括给模型箱内的土石 料填筑体提供热空气和/或冷空气的风循环系统。

进一步地，加载装置包括至少一个加载时与支撑装置接触、用于提供竖向 载荷的千斤顶，每个千斤顶的动力输出端连接有一用于将千斤顶的点载荷传递 为线载荷的U形槽钢连接，所有U形槽钢均与一将线载荷传递为面载荷、且施 加载荷时与模型箱内的土石料填筑体接触的加载顶板固定连接。

进一步地，加载顶板上开设有若干供供水管输出的水流入模型箱内浸泡土 石料填筑体的注水孔。

进一步地，模型箱四周的侧壁为透明玻璃板，透明玻璃板与透明玻璃板之 间及透明玻璃板与底板之间均密封连接；每块透明玻璃板外均设置有至少一块 加固块，位于支撑装置侧的加固块固定于支撑装置上，位于未设置支撑装置侧 的加固块与位于支撑装置侧的加固块固定连接；当每块透明玻璃板外均设置有 至少两块加固块时，位于未设置支撑装置侧的透明玻璃板上的加固块通过至少 一根螺杆固定连接。

进一步地，土石料填筑体长期变形模拟试验装置还包括呈透明、且用于容 纳模型箱和支撑装置的保温箱，回水管穿过保温箱与底板连接，供水管穿过保 温箱位于模型箱的正上方或与模型箱的底板/侧壁连通；风循环系统的多根进气 管穿过保温箱，其出气口位于模型箱的不同高度处，保温箱的侧壁上设置有排 气口。

进一步地，支撑装置包括底部框架横梁和通过支撑架与底部框架横梁固定 连接的顶部框架横梁，模型箱放置于底部框架横梁上；加载装置加载时与顶部 框架横梁的下表面接触。

进一步地，支撑架、底部框架横梁和顶部框架横梁均采用两块钢板呈T字 形焊接而成，并在两块钢板的直角处焊接有若干三角形钢肋板；底部框架横梁 和顶部框架横梁均通过其两侧焊接的钢板与支撑架通过螺栓固定连接。

第二方面，提供一种土石料填筑体长期变形模拟试验装置模拟土石料填筑 体长期变形的方法，其包括：

将待测土石填料按照级配称重筛选后放置于模型箱中形成土石料填筑体， 将加载装置放置在模型箱中，调整加载装置上端与支撑装置接触，下端与土石 料填筑体顶面接触；

调整加载装置的竖向荷载至预设阈值，并在加载装置上设置多个监测土石 料填筑体压缩变形值的采集装置；

控制加载装置按照设定级数给土石料填筑体施加竖向荷载，每次加载完成 后，均读取一次采集装置采集的压缩变形量，当所有荷载加载完成后，每隔设 定时间记录一次采集装置采集的压缩变形量；

当采集装置连续设定次数采集的压缩变形量未发生变化时，采用水循环系 统与风循环系统提供加热气体对土石料填筑体进行干湿循环风化试验，或者采 用风循环系统交替提供冷空气与热空气对土石料填筑体进行冷热循环风化试验， 或者采用水循环系统与风循环系统提供加热气体对土石料填筑体进行干湿及用 风循环系统交替提供冷空气与热空气对土石料填筑体进行冷热相交替的干湿与 冷热循环风化试验；

进行干湿循环风化试验、冷热循环风化试验或者干湿与冷热循环风化试验 过程时，加载装置施加的竖向荷载保持不变，并持续按设定时间记录采集装置 采集的压缩变形量，同时通过约束土石料填筑体的透明玻璃板观察并记录土石 料填筑体的颗粒移动和破碎情况；

干湿循环风化试验、冷热循环风化试验或者干湿与冷热循环风化试验完成 后，继续按照设定时间记录采集装置采集的压缩变形量，直至采集装置的采集 数据不再变化时，去除加载装置施加的荷载，取出土石填料并分析其粒径分布 特征。

进一步地，干湿循环风化试验的方法包括：

步骤a，开启水循环系统的供水管给模型箱内的土石料填筑体供水，直至模 型箱中的土石料填筑体被水淹没，之后关闭供水管；

步骤b，当土石料填筑体被淹没的时间达到设定淹没时间时，开启回水管排 出模型箱内的水，并采用风循环系统提供加热气体对土石料填筑体进行烘干；

步骤c，当烘干时间达到设定烘干时间时，返回步骤a，直至干湿循环次数 达到预设循环次数时，停止干湿循环风化试验；

冷热循环风化试验的方法包括：

步骤A，采用风循环系统提供加热气体对土石料填筑体进行烘干；

步骤B，当对土石料填筑体的烘干时间达到设定烘干时间时，将风循环系统 切换成向土石料填筑体提供冷空气进行冷却；

步骤C，当对土石料填筑体的冷却时间达到设定冷却时间时，返回步骤A 直至冷热循环次数达到预设循环次数时，停止冷热循环风化试验；

干湿与冷热循环风化试验的方法包括：

步骤1，开启水循环系统的供水管给模型箱内的土石料填筑体供水，直至模 型箱中的土石料填筑体被水淹没，之后关闭供水管；

步骤2，当土石料填筑体被淹没的时间达到设定淹没时间时，开启回水管排 出模型箱内的水，并采用风循环系统提供加热气体对土石料填筑体进行烘干；

步骤3，当烘干时间达到设定烘干时间时，将风循环系统切换成向土石料填 筑体提供冷空气进行冷却；

步骤4，当对土石料填筑体的冷却时间达到设定冷却时间时，返回步骤1直 至干湿与冷热循环次数达到预设循环次数时，停止干湿与冷热循环风化试验。

本发明的有益效果为：本方案中的加载装置能够持续给模型箱内的土石料 填筑体施加竖向载荷，水循环系统能够土石料填筑体提供浸泡其的水，风循环 系统能够提供烘干或冷却土石料填筑体空气，通过加载装置与水循环系统的相 互配合能够模拟土石料填筑体在持续荷载下受干湿循环环境作用下产生的长期 变形过程；

通过加载装置与风循环系统的相互配合能够模拟土石料填筑体在持续荷载 下受冷热循环作用下产生长期变形的过程；加载装置、水循环系统和风循环系 统的相互配合能够模拟土石料填筑体在不同含水率、不同温度和不同颗粒组成 下的固结变形、风化固结变形和蠕变变形特性。

本方案的模型箱采用透明玻璃板与外加加固板对土石料填筑体进行约束， 与传统大型三轴试验仪相比，模型箱尺寸增大可容许的土石料最大粒径便增大， 可减少缩尺效应对试验成果的影响；与大型直接剪切试验仪相比，透明玻璃板 的约束，使得试验过程中土石料中的块石变化过程可直接观察得到。

采用本方案提供的装置，通过改变试验过程还可以实现对不同荷载下的大 粒径破碎试验、不同级配特征参数的土石料填筑体试样变形试验、不同初始压 实度的填筑体变形试验等与风化和变形相关的试验。

附图说明

图1为土石料填筑体长期变形模拟试验装置的立体图。

图2为土石料填筑体长期变形模拟试验装置的主视图。

图3为土石料填筑体长期变形模拟试验装置的右视图。

图4为土石料填筑体长期变形模拟试验装置的俯视图。

其中，1、支撑装置；11、顶部框架横梁；12、支撑架；13、底部框架横梁； 131、钢板；132、三角形钢肋板；2、模型箱；21、底板；22、透明玻璃板；221、 连接合页；23、加固块；231、螺杆；3、加载装置；31、千斤顶；311、进油管； 312、加压泵；32、U形槽钢；321、定位件；33、加载顶板；331、注水孔；4、 采集装置；5、水循环系统；51、供水管；52、回水管；53、水循环控制器；6、 风循环系统；61、进气管；62、风循环控制器；7、保温箱；71、把手；72、排 气口；8、刚性底座。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理 解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的 普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精 神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保 护之列。

如图1至图4所示，该土石料填筑体长期变形模拟试验装置包括支撑装置1 和水循环系统5，其中，支撑装置1包括底部框架横梁13和通过支撑架12与底 部框架横梁13固定连接的顶部框架横梁11，支撑架12、底部框架横梁13和顶 部框架横梁11均采用两块钢板131呈T字形焊接而成，并在两块钢板131的直 角处焊接有若干三角形钢肋板132；底部框架横梁13和顶部框架横梁11均通过 其两侧焊接的钢板131与支撑架12通过螺栓固定连接。

本方案的支撑装置1的所有部件主要采用钢板131加工而成，其能够承载 较大质量的物体，在给模型箱2内的土石料填筑体加载竖向荷载时，其能够给 加载过程提供反作用力，即便模型箱2在受到外部加载力时，模型箱2和支撑 装置1均能够一直处于稳定状态。三角形钢肋板132作为加强斜支撑，其可以 进一步提高支撑装置1的稳定性。

在支撑装置1的底部框架横梁13上设置有模型箱2，顶部框架横梁11下方 具有加载时与顶部框架横梁11下表面接触，并延伸至模型箱2内对模型箱2内 的土石料填筑体施加竖向载荷的加载装置3。

在本发明的一个实施例中，加载装置3包括至少一个加载时与支撑装置1 接触、用于提供竖向载荷的千斤顶231，千斤顶231为液压千斤顶231，其加载 的竖向荷载主要通过加压泵312、油液和进油管311的相互配合实现。

每个千斤顶231的动力输出端连接有一用于将千斤顶231的点载荷传递为 线载荷的U形槽钢32连接，具体地为，千斤顶231加载时，与U形槽钢32顶 面接触，U形槽钢32的槽口侧呈线形的侧壁与一将线载荷传递为面载荷、且施 加载荷时与模型箱2内的土石料填筑体接触的加载顶板33固定连接。

本方案通过千斤顶231、U形槽钢32和加载顶板33的相互配合，可以将千 斤顶231的点荷载进行转换后，均匀地传递给土石料填筑体，保证了土石料填 筑体每处都能接收相同的竖向荷载。

为了保证加载装置3的U形槽钢32与加载顶板33连接的稳定性和连接强 度，本方案优选在U形槽钢32与加载顶板33连接处还设置有定位件321。

如图1、图2和图4所示，在加载装置3上设置有采集土石料填筑体竖向压 缩变形量的采集装置4；本方案优选采集装置4选用百分表，并在加载顶板33 的四个角上各设置有一个百分表，在加载顶板33中部的U形槽钢32上设置有 两个百分表。另外，本方案的采集装置4不局限于百分表，只要能够测量土石 料填筑体的压缩变形量即可。

水循环系统5通过供水管51给模型箱2内土石料填筑体提供浸泡试验的水， 模型箱2的底板21上连接有用于排出浸泡土石料填筑体的水的回水管52。模型 箱2的底板21由近方形的钢板131制作而成，为了保证底板21底面的稳定性， 在底板21的四角处采用刚性底座8进行支撑。

本方案的水循环系统5可以包括储水箱、供水管51、回水管52和水泵，供 水管51通过水泵与储水箱连接，回水管52与储水箱连接。

为了方便水循环系统5的全自动控制，其还可以包括水循环控制器53及分 别设置在供水管51和回水管52上的电磁阀，水循环控制器53分别与电磁阀和 水泵连接。

实施时，本方案优选加载顶板33上开设有若干供供水管51输出的水流入 模型箱2内浸泡土石料填筑体的注水孔331。在对模型箱2进行注水时，模型箱2上方的供水管51的水通过注水孔331流入模型箱2，通过模型箱2的底板21 上的回水管52从模型箱2中排出，并存储于水循环系统5的储水箱中，供下一 次干湿循环试验使用。

如图1至4所示，该土石料填筑体长期变形模拟试验装置还包括给模型箱2 内的土石料填筑体提供热空气和/或冷空气的风循环系统6。其中的风循环系统6 可以包括空气加热装置、空气冷却装置、气泵及多根进气管61，气泵用于将空 气加热装置/空气冷却装置加热/冷却的气体通过进气管61泵入模型箱2所在位 置处对土石料填筑体进行烘干/冷却。

为了方便风循环系统6的全自动控制，其还可以包括分别与空气加热装置 和空气冷却装置连接的风循环控制器62。

如图1所示，模型箱2四周的侧壁为透明玻璃板22，透明玻璃板22与透明 玻璃板22之间及透明玻璃板22与底板21之间均密封连接；为了保证透明玻璃 板22与透明玻璃板22之间连接的牢固性，可以在两者连接侧面均匀设置若干 连接合页221。每块透明玻璃板22外均设置有至少一块加固块23，在时间操作 中，加固块23也可以选用U形槽钢32，其顶面侧与透明玻璃板22接触。

由于加载时，透明玻璃板22会承受较大的力，为了保证透明玻璃板22有 足够大的强度，本方案优选透明玻璃板22选用强度较大的有机玻璃板。

位于支撑装置1侧的加固块23固定于支撑装置1上，位于未设置支撑装置 1侧的加固块23与位于支撑装置1侧的加固块23固定连接；当每块透明玻璃板 22外均设置有至少两块加固块23时，位于未设置支撑装置1侧的透明玻璃板 22上的加固块23通过至少一根螺杆231固定连接。

引入螺杆231后，在进行加固块23的安装时，可以在加固块23供螺杆231 穿过的安装孔上下侧配以螺帽，通过螺帽与螺杆231的相互配合使加固块23被 稳定地固定在设定位置处，可以确保在模拟土石料填筑体长期变形实验时，加 固块23的强度和位置均不变。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，土石料填筑体长期变形模拟试验 装置还包括呈透明、且用于容纳模型箱2和支撑装置1的保温箱7，保温箱7透 明特性的设置，主要是方便模拟土石料填筑体长期变形实验时对土石料填筑体 的变化情况进行观察。

为了避免较为重的支撑装置1、容纳有较重土石料填筑体的模型箱2压坏保 温箱7，保温箱7也可以设置为一个没有底侧壁的罩体这样在需要对土石料填筑 体进行烘干或冷却处理时，将保温箱7罩在支撑装置1和模型箱2外即可。

为了便于试验过程中，方便对模型箱2的操作，将保温箱7未设置管体的 侧面通过合页设置成可开合的侧板，并在可开合的侧板上设置上方便打开侧板 的把手71。

回水管52穿过保温箱7与底板21连接，供水管51穿过保温箱7位于模型 箱2的正上方或与模型箱2的底板21/侧壁连通；风循环系统6的多根进气管61 穿过保温箱7，其出气口位于模型箱2的不同高度处，保温箱7的侧壁上设置有 排气口72。

风循环系统6可以持续泵送热空气、常温空气或冷空气，干燥土石料填筑 体过程中，开启风循环系统6通过多根出口位于不同高度的进气管61向保温箱 7内泵送热空气，并将温度调至试验设定温度，最后加热后的空气携带土石料填 筑体蒸发的水蒸气从保温箱7侧面的排气口72排出，实现土石填料的干湿循环 作用。

至此已完成对土石料填筑体长期变形模拟试验装置的具体结构的描述，下 面接着对土石料填筑体长期变形模拟试验装置模拟土石料填筑体长期变形的方 法进行详细说明。

该土石料填筑体长期变形模拟试验装置模拟土石料填筑体长期变形的方法 包括步骤101至步骤106。

在步骤101中，将待测土石填料按照级配称重筛选后放置于模型箱2中形 成土石料填筑体，将加载装置3放置在模型箱2中，调整加载装置3上端与支 撑装置接触，下端与土石料填筑体顶面接触。

在步骤102中，调整加载装置3的竖向荷载至预设阈值，并在加载装置3 上设置多个监测土石料填筑体压缩变形值的采集装置4；

当本方案的加载装置3选用千斤顶231时，需要基于千斤顶231加载系统 作用面积不同的原理，将试验设计的竖向加载值换算成千斤顶231加载装置3 需要维持的加载强度，实现对土石料试样的稳定竖向加载。

在步骤103中，控制加载装置3按照设定级数给土石料填筑体施加竖向荷 载，每次加载完成后，均读取一次采集装置4采集的压缩变形量，当所有荷载 加载完成后，每隔设定时间(本方案优选设定时间为10分钟)记录一次采集装 置4采集的压缩变形量。

在步骤104中，当采集装置4连续设定次数(设定次数优选为3次)采集 的压缩变形量未发生变化时，采用水循环系统5与风循环系统6提供加热气体 对土石料填筑体进行干湿循环风化试验，或者采用风循环系统6交替提供冷空 气与热空气对土石料填筑体进行冷热循环风化试验，或者采用水循环系统5与 风循环系统6提供加热气体对土石料填筑体进行干湿及用风循环系统6交替提 供冷空气与热空气对土石料填筑体进行冷热相交替的干湿与冷热循环风化试验；

在步骤105中，进行干湿循环风化试验、冷热循环风化试验或者干湿与冷 热循环风化试验过程时，加载装置3施加的竖向荷载保持不变，并持续按设定 时间记录采集装置4采集的压缩变形量，同时通过约束土石料填筑体的透明玻 璃板22观察并记录土石料填筑体的颗粒移动和破碎情况；

在步骤106中，干湿循环风化试验、冷热循环风化试验或者干湿与冷热循 环风化试验完成后，继续按照设定时间记录采集装置4的采集的压缩变形量， 直至采集装置4的采集数据不再变化时，去除加载装置3施加的荷载，取出土 石填料并分析其粒径分布特征。

其中，干湿循环风化试验的方法包括：

步骤a，开启水循环系统5的供水管51给模型箱2内的土石料填筑体供水， 直至模型箱2中的土石料填筑体被水淹没，之后关闭供水管51；

步骤b，当土石料填筑体被淹没的时间达到设定淹没时间时，开启回水管 52排出模型箱2内的水，并采用风循环系统6提供加热气体对土石料填筑体进 行烘干；

步骤c，当烘干时间达到设定烘干时间时，返回步骤a，直至干湿循环次数 达到预设循环次数时，停止干湿循环风化试验。

冷热循环风化试验的方法包括：

步骤A，采用风循环系统6提供加热气体对土石料填筑体进行烘干；

步骤B，当对土石料填筑体的烘干时间达到设定烘干时间时，将风循环系统 6切换成向土石料填筑体提供冷空气进行冷却；

步骤C，当对土石料填筑体的冷却时间达到设定冷却时间时，返回步骤A 直至冷热循环次数达到预设循环次数时，停止冷热循环风化试验；

在实施时，本方案优选设定淹没时间、设定烘干时间和设定冷却时间均相 等，均优选为48小时。

干湿与冷热循环风化试验的方法包括：

步骤1，开启水循环系统5的供水管51给模型箱2内的土石料填筑体供水， 直至模型箱2中的土石料填筑体被水淹没，之后关闭供水管51；

步骤2，当土石料填筑体被淹没的时间达到设定淹没时间时，开启回水管 52排出模型箱2内的水，并采用风循环系统6提供加热气体对土石料填筑体进 行烘干；

步骤3，当烘干时间达到设定烘干时间时，将风循环系统6切换成向土石料 填筑体提供冷空气进行冷却；

步骤4，当对土石料填筑体的冷却时间达到设定冷却时间时，返回步骤1直 至干湿与冷热循环次数达到预设循环次数时，停止干湿与冷热循环风化试验。

综上所述，本方案提供的装置及方法能够针对土石料填筑体在不同含水率、 不同温度和不同颗粒组成下的固结变形、风化固结变形和蠕变变形特性的测试。

Claims (10)

1.土石料填筑体长期变形模拟试验装置，其特征在于，包括支撑装置、水循环系统和加载时与支撑装置接触、并延伸至模型箱内对模型箱内的土石料填筑体施加竖向载荷的加载装置，所述支撑装置上设置有模型箱；所述加载装置上设置有采集土石料填筑体竖向压缩变形量的采集装置；所述水循环系统通过供水管给模型箱内土石料填筑体提供浸泡试验的水，所述模型箱的底板上连接有用于排出浸泡土石料填筑体的水的回水管。

2.根据权利要求1所述的土石料填筑体长期变形模拟试验装置，其特征在于，还包括给所述模型箱内的土石料填筑体提供热空气和/或冷空气的风循环系统。

3.根据权利要求1所述的土石料填筑体长期变形模拟试验装置，其特征在于，所述加载装置包括至少一个加载时与支撑装置接触、用于提供竖向载荷的千斤顶，每个所述千斤顶的动力输出端连接有一用于将千斤顶的点载荷传递为线载荷的U形槽钢连接，所有U形槽钢均与一将线载荷传递为面载荷、且施加载荷时与模型箱内的土石料填筑体接触的加载顶板固定连接。

4.根据权利要求3所述的土石料填筑体长期变形模拟试验装置，其特征在于，所述加载顶板上开设有若干供供水管输出的水流入模型箱内浸泡土石料填筑体的注水孔。

5.根据权利要求1所述的土石料填筑体长期变形模拟试验装置，其特征在于，所述模型箱四周的侧壁为透明玻璃板，所述透明玻璃板与透明玻璃板之间及透明玻璃板与底板之间均密封连接；每块透明玻璃板外均设置有至少一块加固块，位于支撑装置侧的加固块固定于支撑装置上，位于未设置支撑装置侧的加固块与位于支撑装置侧的加固块固定连接；当每块透明玻璃板外均设置有至少两块加固块时，位于未设置支撑装置侧的透明玻璃板上的加固块通过至少一根螺杆固定连接。

6.根据权利要求2所述的土石料填筑体长期变形模拟试验装置，其特征在于，还包括呈透明、且用于容纳模型箱和支撑装置的保温箱，所述回水管穿过保温箱与底板连接，所述供水管穿过保温箱位于模型箱的正上方或与模型箱的底板/侧壁连通；所述风循环系统的多根进气管穿过保温箱，其出气口位于模型箱的不同高度处，保温箱的侧壁上设置有排气口。

7.根据权利要求1-6任一所述的土石料填筑体长期变形模拟试验装置，其特征在于，所述支撑装置包括底部框架横梁和通过支撑架与底部框架横梁固定连接的顶部框架横梁，模型箱放置于底部框架横梁上；加载装置加载时与顶部框架横梁的下表面接触。

8.根据权利要求7所述的土石料填筑体长期变形模拟试验装置，其特征在于，所述支撑架、底部框架横梁和顶部框架横梁均采用两块钢板呈T字形焊接而成，并在两块钢板的直角处焊接有若干三角形钢肋板；所述底部框架横梁和顶部框架横梁均通过其两侧焊接的钢板与支撑架通过螺栓固定连接。

9.一种采用权利要求1-8任一所述的土石料填筑体长期变形模拟试验装置模拟土石料填筑体长期变形的方法，其特征在于，包括：

将待测土石填料按照级配称重筛选后放置于模型箱中形成土石料填筑体，将加载装置放置在模型箱中，调整加载装置上端与支撑装置接触，下端与土石料填筑体顶面接触；

调整加载装置的竖向荷载至预设阈值，并在加载装置上设置多个监测土石料填筑体压缩变形值的采集装置；

控制加载装置按照设定级数给土石料填筑体施加竖向荷载，每次加载完成后，均读取一次采集装置采集的压缩变形量，当所有荷载加载完成后，每隔设定时间记录一次采集装置采集的压缩变形量；

当采集装置连续设定次数采集的压缩变形量未发生变化时，采用水循环系统与风循环系统提供加热气体对土石料填筑体进行干湿循环风化试验，或者采用风循环系统交替提供冷空气与热空气对土石料填筑体进行冷热循环风化试验，或者采用水循环系统与风循环系统提供加热气体对土石料填筑体进行干湿及用风循环系统交替提供冷空气与热空气对土石料填筑体进行冷热相交替的干湿与冷热循环风化试验；

进行干湿循环风化试验、冷热循环风化试验或者干湿与冷热循环风化试验过程时，加载装置施加的竖向荷载保持不变，并持续按设定时间记录采集装置采集的压缩变形量，同时通过约束土石料填筑体的透明玻璃板观察并记录土石料填筑体的颗粒移动和破碎情况；

干湿循环风化试验、冷热循环风化试验或者干湿与冷热循环风化试验完成后，继续按照设定时间记录采集装置采集的压缩变形量，直至采集装置的采集数据不再变化时，去除加载装置施加的荷载，取出土石填料并分析其粒径分布特征。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述干湿循环风化试验的方法包括：

步骤a，开启水循环系统的供水管给模型箱内的土石料填筑体供水，直至模型箱中的土石料填筑体被水淹没，之后关闭供水管；

步骤b，当土石料填筑体被淹没的时间达到设定淹没时间时，开启回水管排出模型箱内的水，并采用风循环系统提供加热气体对土石料填筑体进行烘干；

步骤c，当烘干时间达到设定烘干时间时，返回步骤a，直至干湿循环次数达到预设循环次数时，停止干湿循环风化试验；

所述冷热循环风化试验的方法包括：

步骤A，采用风循环系统提供加热气体对土石料填筑体进行烘干；

步骤B，当对土石料填筑体的烘干时间达到设定烘干时间时，将风循环系统切换成向土石料填筑体提供冷空气进行冷却；

步骤C，当对土石料填筑体的冷却时间达到设定冷却时间时，返回步骤A直至冷热循环次数达到预设循环次数时，停止冷热循环风化试验；

所述干湿与冷热循环风化试验的方法包括：

步骤1，开启水循环系统的供水管给模型箱内的土石料填筑体供水，直至模型箱中的土石料填筑体被水淹没，之后关闭供水管；

步骤2，当土石料填筑体被淹没的时间达到设定淹没时间时，开启回水管排出模型箱内的水，并采用风循环系统提供加热气体对土石料填筑体进行烘干；

步骤3，当烘干时间达到设定烘干时间时，将风循环系统切换成向土石料填筑体提供冷空气进行冷却；

步骤4，当对土石料填筑体的冷却时间达到设定冷却时间时，返回步骤1直至干湿与冷热循环次数达到预设循环次数时，停止干湿与冷热循环风化试验。