CN110108602A - 一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法，首先通过缩尺模型槽对实际振动压实状态下的土体空间进行尺寸缩小，接着通过对所需观察的颗粒带进行替换材料标记，通过压实装置对土颗粒进行振动压实，然后通过X光穿透扫描同时计算机进行记录，最后对标记的颗粒带进行数据提取。本发明能够准确的记录下所需要的任意土颗粒在振动压实状态下的流动状态，对从微观层面分析智能压实的机理提供了重要的试验基础。
Description
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法。
背景技术
随着我国高速公路、普通干线公路和农村公路组成的交通运输网络日益完善和规模的不断扩大，完善的公路运输系统已经逐渐建成，截至2018年底，全国公路通车总里程突破480万公里，其中高速公路总里程超过14万公里，稳居世界第一。在交通运输网络日益完善的同时，自21世纪以来，我国公路交通中重载交通的比例不断增加，而重载交通对路基、路面的作用和影响尤为明显，为了适应这种变化，需要进一步提高道路施工过程中对于压实度的控制标准，从而确保道路结构的稳定性和耐久性。我国对于道路压实更多的是从宏观角度来进行分析，例如：通过实际工程的压实度检测、通过有限元数值仿真软件对道路压实进行模拟、通过动力学方程对道路压实进行理论上的求解。但研究者从微观角度对道路压实进行分析的较少。
发明内容
本发明的目的是为了弥补对道路振动压实微观层面分析的现有装置的不足，提供一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法。
为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法，包括如下步骤：
步骤1：按照对现有振动压路机振动压实作用下的影响范围研究，制作一长方体模型装置；
步骤2：将模型装置内部填充好土料，对所要研究的土体颗粒带进行标记，将所需标记的土体颗粒带选用参数相近的不同材料进行填充，模型装置其他填充材料皆为实际工程中的土料；
步骤3：开启X光扫描仪，将X光扫描仪对准所标记的土料颗粒带，同时启动与X光扫描仪相连的计算机，将数据结果在计算机上记录并在计算机屏幕进行呈现；
步骤4：进振动压实，使压实设备位移模型装置内土料上层的正中心，开启设备，对模型装置内的土料进行压实；
步骤5：对计算机的数据进行记录并提取。
作为本发明的优选，步骤1所述的模型装置采用玻璃钢进行制作。
作为本发明的优选，步骤3中 X光扫描仪架在正对标记的土颗粒位置处。
作为本发明的优选，步骤2所述的参数相近的不同材料，为透明砂材料。
作为本发明的优选，步骤1中的长方体模型装置的长宽高分别为2m、2m、1m的长方体模型装置来按照1:5缩尺模型实际工程中长宽高分别为10m、10m、5m的压实影响范围。
作为本发明的优选，所述的压实设备参数为，线荷载10~20kN/m，激振力幅值10~20kN，同时保证激振频率为35HZ。
有益效果：
1、本发明提出了一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法，可用于在微观层面下，监测土颗粒在压实状态下的流动状态，能够更好的为道路工程服务，能促进振动压实在微观层面机理研究的推进。
2、采用的装备拆卸、装配简单，可即组即用，且装备通过1:5缩尺模型来模拟实际道路施工状态，试验成本更低的同时试验效率更高。
3、采用X光扫描来对土颗粒带进行信息采集，所采集的信息及数据更为精确。
附图说明
图1为本发明采用的试验装置的三维视图；
图2为本发明采用的试验装置的主视图；
图3为本发明采用的试验装置的左视图；
图中：1.压实装置，2.填充土料，3.模型槽，4.被标记的土颗粒带，5.X光扫描装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1到图3所示，本发明公开了一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法，包括如下步骤：
步骤1：按照对现有振动压路机振动压实作用下的影响范围研究，采用玻璃钢制作长宽高分别为2m、2m、1m的长方体模型装置来按照1:5缩尺模型实际工程中长宽高分别为10m、10m、5m的压实影响范围；
步骤2：确定压路机的工作参数，具体为：按照实际参数的1:5来进行缩尺选取，线荷载10~20kN/m，激振力幅值10~20kN，同时保证激振频率为35HZ。；
步骤3：对所要研究的土体颗粒带进行标记，具体方法为：将土料分层填筑并压实至70cm高度处，并在上表面中心处挖一个变成为10cm的正方体，在该正方体中填充透明砂，然后再将土料继续填充至1m高度处；
步骤4：开启X光扫描仪，将X光扫描仪5架在正对标记的土颗粒4位置处，并开启，同时启动与X光扫描仪相连的计算机，将数据结果在计算机上记录并在计算机屏幕进行呈现。
步骤5：进振动压实，将振动压实装置放置在土料上表面边缘，开启并以3km/h的速度向前行驶；当压实装置行驶到模型槽另一端边缘时，关闭压实装置。
步骤6：对计算机的数据进行记录并提取。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (6)
1.一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：按照对现有振动压路机振动压实作用下的影响范围研究，制作一长方体模型装置；
步骤2：将模型装置内部填充好土料，对所要研究的土体颗粒带进行标记，将所需标记的土体颗粒带选用参数相近的不同材料进行填充，模型装置其他填充材料皆为实际工程中的土料；
步骤3：开启X光扫描仪，将X光扫描仪对准所标记的土料颗粒带，同时启动与X光扫描仪相连的计算机，将数据结果在计算机上记录并在计算机屏幕进行呈现；
步骤4：进振动压实，使压实设备位移模型装置内土料上层的正中心，开启设备，对模型装置内的土料进行压实；
步骤5：对计算机的数据进行记录并提取。
2.根据权利要求1所述的一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法，其特征在于：步骤1所述的模型装置，可用玻璃钢进行制作。
3.根据权利要求1所述的一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法，其特征在于：步骤3中 X光扫描仪架在正对标记的土颗粒位置处。
4.根据权利要求1所述的一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法，其特征在于：步骤2所述的参数相近的不同材料，为透明砂材料。
5.根据权利要求1所述的一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法，其特征在于：步骤1中的长方体模型装置的长宽高分别为2m、2m、1m的长方体模型装置来按照1:5缩尺模型实际工程中长宽高分别为10m、10m、5m的压实影响范围。
6.根据权利要求5所述的一种分析振动压实状态下颗粒三维流动状态的方法，其特征在于：所述的压实设备参数为，线荷载10~20kN/m，激振力幅值10~20kN，同时保证激振频率为35HZ。
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