CN111077066A

CN111077066A - 一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法

Info

Publication number: CN111077066A
Application number: CN202010047890.7A
Authority: CN
Inventors: 马涛; 栾英成; 马源; 张伟光; 朱俊清; 黄晓明
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2020-04-28

Abstract

本发明公开了一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法。模型试验方法主要分为模型试验装置和模型试验方法，模型试验装置包括组合式模型槽钢板、多功能加载装置、功能层、监测设备、信号采集及处理器等模块，可满足不同试验工况下模拟试验研究。其次试验方法主要包括以下步骤：1）安装模型试验装置，铺设功能层；2）将压实对象分层填筑铺平并压实，埋设数据采集装置，并将线沿模型装置引出；3）开启振动压路机同时开启加速度传感器，令振动压路机按照所需速度前进对土料进行压实并记录数值；4）对记录数据进行分析处理。本发明提供了一种模型试验装置及方法，实现了道路压实过程中室内模拟研究，对于压实质量的提升和评判具有重要的指导意义。

Description

一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法

技术领域

本发明属于道路压实技术领域，具体涉及一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法。

背景技术

21世纪以来，我国道路建设取得巨大成就，建设速度和建设规模迅速增长。截止2018年底，我国公路通车总里程将超过480万公里，稳居世界第一。同样，随着私家车的普及和重载交通比例的不断增加，交通流量日益增长，对道路建设质量提出了更高的要求，例如道路路基压实、路面的材料选择、施工工艺等。道路压实作为建设中关键的一环，需对其压实质量进行严格的把关和控制。

目前现场道路压实主要依赖于规范指标及工程经验值，但不同的地质条件和材料级配组成对压实质量的要求也不尽相同，对最优的压实质量和压实程度缺乏定量评价。其次，模型试验作为一种常规且有限的试验手段，能够通过在比例缩小或等比模型上进行相应的试验，获取相关数据及检查设计缺陷；目前路基路面结构压实在室内模拟试验装置方面的研究较少，对道路压实没有完善且合理的模型试验研究方法。

基于以上问题，对于在道路压实方式的模型试验研究较少，尤其缺乏对土体在模型试验压实过程中的应力及变形的分布规律的研究，而这恰好是影响土体压实质量的关键所在。

发明内容

本发明目的是为了解决道路结构压实过程在模型试验研究方面的不足，提出了一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法。

一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法，包括以下步骤：

步骤1：安装模型试验装置，并在模型试验装置内铺设功能层，所述功能层包括橡胶层和排水层；所述的模型试验装置包括组合式模型槽钢板、多功能加载装置、数据采集检测装置及控制器；

所述组合式模型槽钢板由包括底部钢板、设置在底板钢板前、后端的两个侧面面钢板、设置在所述底板钢板左右两侧的主面挡板；其中在所述组合式模型槽钢板的底部和四周侧面均铺设橡胶层；排水层设置在组合式模型槽钢板的底部；

步骤（2）将压实对象分层填筑铺平并压实在所述组合式模型槽钢板内，其中压实对象分层内埋设数据采集检测装置；

步骤（3）所述压实对象分层上铺设碾压土层；

步骤（4）多功能压实加载装置放置在所述碾压土层（6）上按照试验要求的速度对其进行碾压；

步骤（5）对记录数据进行分析处理。

本发明进一步改进在于，所述的组合式槽型钢板可为玻璃钢、高强度钢材或者其他材料，组合式钢板上设置有卡槽，钢板相互之间进行卡和、组装后拼成完整的模型槽；所述底部钢板的每侧均开设不同间距的凹形卡槽，其中侧面钢板和主面挡板均与对应的卡槽进行卡合拼接，使之成为四周封闭的模型槽，从而实现对侧钢板的间距可调。

本发明进一步改进在于，所述的压实对象分层是根据模型槽的深度进行分层压实，根据设计的模型槽深度进行每一压实层的厚度确定，提出分层压实设计指标：μ=κ×h，其中：μ为分层设计厚度值，κ为模型槽与实际现场工况的设计比，h为现场实际施工的分层厚度。

本发明进一步改进在于，所述的侧面钢板的高度和倾斜角度可调，两者相互配合可满足不同边坡支挡结构的路基土压实模拟。

本发明进一步改进在于，所述的多功能压实加载装置可为单轮、双轮或者其他各种型号的压路机，并将控制器与压路机进行连接，通过控制器调节压路机在作业时的工作参数。

本发明进一步改进在于，所述压路机可分为静碾、振动、冲击活或其他不同加载形式，根据不同压实过程模拟需求进行选；开启振动压路机同时开启加速度传感器，令振动压路机按照所需速度前进对土料进行压实并记录数值。

本发明进一步改进在于，所述数据采集监测装置包括压力盒、激光沉降扫描仪和应变计；所述压力盒进行分层压力监测，激光沉降扫描仪布设于模型槽的上方，对整个模型槽中被压实材料的变形情况进行监测；应变计埋入土体中，对土体的应变进行监测。

本发明所述排水层设置于模型槽的底部，将压实过程中被压实材料中的水分进行排出；橡胶层设置于模型槽的底部和四周侧面，以减小振动波反射对试验监测数据的影响；所述的侧面钢板可与主面钢板的高度保持一致，可模拟路肩挡土墙形式；所述的侧面钢板低于主面钢板，可模拟路堑挡土墙、重力式挡土墙等支挡形式。

本发明的有益效果为：

本发明提出了一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法，可用于路面结构在不同工作参数的压实模拟研究，对于道路压实的深入研究具有重要意义。

2、本发明提出了一种模拟道路结构模型试验方法及相应的试验步骤，可实现不同边坡形式、不同土体类型、不同施工环境下的模拟研究，并提出了相应的技术指标进行试验设计，为该类型的试验提出了一种全新的试验思路。

附图说明

图1为本发明模型试验方法过程的俯视图；

图2为本发明模型试验方法过程的侧视图；

图3为本发明模型试验装置底部钢板凹槽的结构示意图。

其中：1、主面钢板，2、侧面钢板，3、压路机，4、碾压印迹，5、橡胶层，6、碾压土层，7、压实对象分层，8、排水层，9、底部钢板，10、凹槽。

具体实施方案

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1-3所示：一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法，包括以下步骤：

步骤1：安装模型试验装置，并在模型试验装置内铺设功能层，所述功能层包括橡胶层5和排水层8；所述的模型试验装置包括组合式模型槽钢板、多功能加载装置、数据采集检测装置及控制器；

所述组合式模型槽钢板由包括底部钢板9、设置在底板钢板9前、后端的两个侧面面钢板2、设置在所述底板钢板9左右两侧的主面挡板1；其中在所述组合式模型槽钢板的底部和四周侧面均铺设橡胶层5；排水层8设置在组合式模型槽钢板的底部；

所述底部钢板9的每侧均开设不同间距的凹形卡槽10，其中侧面钢板2和主面挡板1均与对应的卡槽10进行卡合拼接，使之成为四周封闭的模型槽，从而实现对侧钢板的间距可调。

步骤（2）将压实对象分层7填筑铺平并压实在所述组合式模型槽钢板内，其中压实对象分层7内埋设数据采集检测装置；所述数据采集监测装置包括压力盒、激光沉降扫描仪和应变计；所述压力盒进行分层压力监测，激光沉降扫描仪布设于模型槽的上方，对整个模型槽中被压实材料的变形情况进行监测；应变计埋入土体中，对土体的应变进行监测。

步骤（3）所述压实对象分层7上铺设碾压土层6；

步骤（4）多功能压实加载装置放置在所述碾压土层6上按照试验要求的速度对其进行碾压；所述的多功能压实加载装置可为双轮压路机，并将控制器与压路机进行连接，通过控制器调节压路机在作业时的工作参数；开启振动压路机同时开启加速度传感器；

步骤（5）对记录数据进行分析处理。

其中所述压实对象分层是根据模型槽的深度进行分层压实，根据设计的模型槽深度进行每一压实层的厚度确定，提出分层压实设计指标：μ=κ×h，其中：μ为分层设计厚度值，κ为模型槽与实际现场工况的设计比，h为现场实际施工的分层厚度。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法，其特征在于:包括以下步骤：

步骤1：安装模型试验装置，并在模型试验装置内铺设功能层，所述功能层包括橡胶层（5）和排水层（8）；所述的模型试验装置包括组合式模型槽钢板、多功能加载装置、数据采集检测装置及控制器；

所述组合式模型槽钢板由包括底部钢板（9）、设置在底板钢板（9）前、后端的两个侧面面钢板（2）、设置在所述底板钢板（9）左右两侧的主面挡板（1）；其中在所述组合式模型槽钢板的底部和四周侧面均铺设橡胶层（5）；排水层（8）设置在组合式模型槽钢板的底部；

步骤（2）将压实对象分层（7）填筑铺平并压实在所述组合式模型槽钢板内，其中压实对象分层（7）内埋设数据采集检测装置；

步骤（3）所述压实对象分层（7）上铺设碾压土层（6）；

步骤（5）对记录数据进行分析处理。

2.如权利要求1所述的一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法，其特征在于，所述的组合式槽型钢板可为玻璃钢、高强度钢材或者其他材料，组合式钢板上设置有卡槽，钢板相互之间进行卡和、组装后拼成完整的模型槽；所述底部钢板（9）的每侧均开设不同间距的凹形卡槽（10），其中侧面钢板（2）和主面挡板（1）均与对应的卡槽（10）进行卡合拼接，使之成为四周封闭的模型槽，从而实现对侧钢板的间距可调。

3.如权利要求1所述的一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法，其特征在于，所述的压实对象分层是根据模型槽的深度进行分层压实，根据设计的模型槽深度进行每一压实层的厚度确定，提出分层压实设计指标：μ=κ×h，其中：μ为分层设计厚度值，κ为模型槽与实际现场工况的设计比，h为现场实际施工的分层厚度。

4.如权利要求1所述的一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法，其特征在于，所述的侧面钢板的高度和倾斜角度可调，两者相互配合可满足不同边坡支挡结构的路基土压实模拟。

5.如权利要求1所述的一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法，其特征在于，所述的多功能压实加载装置可为单轮、双轮或者其他各种型号的压路机，并将控制器与压路机进行连接，通过控制器调节压路机在作业时的工作参数。

6.根据权利要求5所述的一种一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法，其特征在于，所述压路机可分为静碾、振动、冲击活或其他不同加载形式，根据不同压实过程模拟需求进行选；开启振动压路机同时开启加速度传感器，令振动压路机按照所需速度前进对土料进行压实并记录数值。

7.如权利要求1所述的一种模拟路面结构智能压实的模型试验方法，其特征在于，所述数据采集监测装置包括压力盒、激光沉降扫描仪和应变计；所述压力盒进行分层压力监测，激光沉降扫描仪布设于模型槽的上方，对整个模型槽中被压实材料的变形情况进行监测；应变计埋入土体中，对土体的应变进行监测。