CN114215122B - 岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法 - Google Patents

岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114215122B
CN114215122B CN202111540565.5A CN202111540565A CN114215122B CN 114215122 B CN114215122 B CN 114215122B CN 202111540565 A CN202111540565 A CN 202111540565A CN 114215122 B CN114215122 B CN 114215122B
Authority
CN
China
Prior art keywords
transmission tower
water
karst
foundation
soil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111540565.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114215122A (zh
Inventor
周英博
陈航
柯方超
周蠡
周秋鹏
段志强
高晓晶
陈然
熊川羽
张哲�
刘倩
杭晶
夏鹏
李智威
王巍
张雪霏
张赵阳
熊一
马莉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Huazhong Power Transmission And Transformation Co ltd Testing Branch
Economic and Technological Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Hubei Huazhong Power Transmission And Transformation Co ltd Testing Branch
Economic and Technological Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Huazhong Power Transmission And Transformation Co ltd Testing Branch, Economic and Technological Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd filed Critical Hubei Huazhong Power Transmission And Transformation Co ltd Testing Branch
Priority to CN202111540565.5A priority Critical patent/CN114215122B/zh
Publication of CN114215122A publication Critical patent/CN114215122A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114215122B publication Critical patent/CN114215122B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D33/00Testing foundations or foundation structures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02Details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G01N3/36Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces generated by pneumatic or hydraulic means

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)

Abstract

一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置,包括保护箱及其内部设置的试验模型,试验模型包括输电杆塔基础、土体与位移传感器,土体的上部设置有输电杆塔基础,输电杆塔基础的底部中心设置有位移传感器,位移传感器通过导线与计算机连接,土体的内部含有岩溶土洞,岩溶土洞位于输电杆塔基础的正下方,保护箱的外侧壁上设置有刻度线,保护箱外侧壁的下部开设有通水口,通水口与注水及抽水设备连通。本设计不仅对开展岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础的稳定性研究以及两者相互作用的机理有着重要的意义,对于在岩溶土洞发育区架设及运营输电杆塔有着一定的指导意义,而且试验难度小、试验成本低、试验准确度高、试验效率高。

Description

岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法
技术领域
本发明涉及岩土力学与工程地质领域,尤其涉及一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法。
背景技术
随着电力建设的高速发展和全国联网工程建设的逐步实施,且为了减小杆塔对人类居住环境的影响,大量杆塔将建设在山区等人迹稀少的区域。大多数山区存在着大量的碳酸盐岩夹层地质区域,岩溶土洞分布广泛,且持续发育。由于土洞发育导致杆塔失稳的后果非常巨大,可能会导致人员伤亡和财产损失,因此考虑岩溶土洞发育对输电杆塔基础稳定性的影响对于其正常服役至关重要。
但目前针对输电杆塔基础失稳的案例分析中,大多数研究者针对的是岩溶土洞的影响,而对输电杆塔基础和岩溶土洞之间的相互作用研究很少,对岩溶土洞发育条件下杆塔基础稳定性研究几乎为空白。因此,将输电杆塔基础与岩溶土洞发育有机结合起来对输电杆塔的稳定性研究意义重大。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的岩溶土洞发育与输电杆塔基础稳定性相互作用机理不清楚的缺陷与问题,提供一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法。
为实现以上目的,本发明的技术解决方案是:一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置,包括保护箱及其内部设置的试验模型,所述试验模型包括输电杆塔基础、土体与位移传感器,所述土体的上部设置有输电杆塔基础,所述输电杆塔基础的底部中心设置有位移传感器,所述位移传感器通过导线与计算机连接,所述土体的内部含有岩溶土洞,所述岩溶土洞位于输电杆塔基础的正下方,所述保护箱的外侧壁上设置有刻度线,所述保护箱外侧壁的下部开设有通水口,所述通水口与注水及抽水设备连通。
所述保护箱的制造材料为钢化玻璃,保护箱的厚度为10~20cm。
所述保护箱为长方体结构,保护箱的上端开口,所述土体为长方体结构,土体位于保护箱的中间部位,土体的外侧壁与保护箱的内侧壁之间的距离为0.08~0.12m。
所述注水及抽水设备包括储水箱、水泵与输水管,所述水泵位于储水箱内,所述输水管的一端穿过储水箱与水泵连通,输水管的另一端与通水口连通,所述输水管上设置有阀门。
所述输电杆塔基础包括两个受拉杆塔基础与两个受压杆塔基础,受拉杆塔基础、受压杆塔基础的底部中心均设置有位移传感器,所述岩溶土洞位于一个受压杆塔基础的正下方。
一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验方法,该试验方法应用于上述所述的试验装置,所述试验方法包括以下步骤:
S1、先根据实际工程地质确定试验模型几何相似比,再依据试验模型几何相似比以及量纲分析法确定土体的物理力学参数、荷载作用时间、输电杆塔基础作用荷载的相似比,然后依据试验模型尺寸制作保护箱;
S2、先确定现场土体的物理力学参数,再依据土体的物理力学参数的相似比确定土体的物理力学参数,并根据土体的物理力学参数确定土体的制作材料及其配合比,然后依据试验模型几何相似比,用制作材料建立内部含有岩溶土洞的土体,并将土体放置于保护箱的中间部位;
S3、先确定输电杆塔基础运营期的作用荷载,再依据输电杆塔基础作用荷载的相似比确定输电杆塔基础的作用荷载,然后将输电杆塔基础按试验模型几何相似比建立在指定位置,且在输电杆塔基础的底部中心安装位移传感器,最后对输电杆塔基础施加作用荷载;
S4、先确定试验模型的初始地下水位线,再将注水及抽水设备与保护箱连通,然后通过注水及抽水设备将水注入保护箱内,当保护箱内的水位上升至初始地下水位线时停止注水;
S5、先根据岩溶土洞的初始位置,通过注水及抽水设备将保护箱内的水抽出,以使水位线到达岩溶土洞下方最低点,维持T1时间,再通过注水及抽水设备将水注入保护箱内,以使水位线到达岩溶土洞上方最高点,维持T2时间,然后按上述方法循环抽水及注水,以不断改变保护箱内的水位线位置,同时,通过位移传感器监测输电杆塔基础的位移变化,记录位移数据并存入计算机内,之后,根据位移数据的变化,分析岩溶土洞发育对输电杆塔基础稳定性的影响,当输电杆塔基础位移超过国家标准的最大安全值时,结束试验,记录抽水及注水循环次数N。
步骤S1中,所述土体的物理力学参数的相似比包括:弹性模量相似比为1:1、泊松比相似比为1:1、粘聚力相似比为150:1、内摩擦角相似比为1:1、密度相似比为1:1。
步骤S2中,通过三轴试验获取现场土体的弹性模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角,通过环刀法获取现场土体的密度。
步骤S2中,所述制作材料包括水、细砂与二类土,水、细砂、二类土的重量份比为1:1.4:3。
步骤S5中,所述时间T1为12~24h,所述时间T2为12~24h。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法中,使用等比例缩小的含岩溶土洞的试验模型进行研究分析,大大减少了试验难度,节省了开支;通过改变水位位置达到岩溶土洞持续发育的目的,满足现场岩溶土洞发育的原理,较大程度的还原了实际工况;通过循环往复改变水位位置,加快了岩溶土洞发育速度,相对于室外监测,室内模型试验大大缩短了试验所需时间。因此,本发明不仅对开展岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础的稳定性研究以及两者相互作用的机理有着重要的意义,对于在岩溶土洞发育区架设及运营输电杆塔有着一定的指导意义,而且试验难度小、试验成本低、试验准确度高、试验效率高。
2、本发明一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法中,保护箱的制造材料为钢化玻璃,保护箱的厚度为10~20cm,上述设计不仅便于观察试验现象以及水位位置变化,而且防止水压过大破坏保护箱,为试验提供了足够的强度保障;保护箱的上端开口,便于放置试验模型;土体位于保护箱的中间部位,土体的外侧壁与保护箱的内侧壁之间的距离为0.08~0.12m,使得试验模型的工作状态更加稳定。因此,本发明使用方便、可靠性高、稳定性好。
3、本发明一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法中,注水及抽水设备包括储水箱、水泵与输水管,水泵位于储水箱内,输水管的一端穿过储水箱与水泵连通,输水管的另一端与通水口连通,输水管上设置有阀门,上述结构的注水及抽水设备,不仅使得装置的自动化程度高,而且使得水位的控制准确度高;输电杆塔基础包括两个受拉杆塔基础与两个受压杆塔基础,受拉杆塔基础、受压杆塔基础的底部中心均设置有位移传感器,岩溶土洞位于一个受压杆塔基础的正下方,上述结构的输电杆塔基础,不仅使得试验结果准确度高,而且使得试验效率高。因此,本发明自动化程度高、控制准确度高、试验结果准确度高、试验效率高。
4、本发明一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法中,制作材料包括水、细砂与二类土,水、细砂、二类土的重量份比为1:1.4:3,上述制作材料及其配合比,使得试验模型的物理参数更加满足试验要求;时间T1为12~24h,时间T2为12~24h,上述时间设置,不仅使得岩溶土洞的发育符合实际工况,而且提高了试验效率。因此,本发明试验准确度高、试验效率高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的主体结构俯视图。
图3是本发明的主体结构(含岩溶土洞)水平剖视图。
图4是本发明的主体结构(含岩溶土洞)竖直剖视图。
图中:保护箱1、刻度线101、通水口102、土体2、位移传感器3、导线4、计算机5、岩溶土洞6、储水箱7、水泵8、输水管9、阀门10、受拉杆塔基础11、受压杆塔基础12、水13、初始地下水位线14。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图4,一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置,包括保护箱1及其内部设置的试验模型,所述试验模型包括输电杆塔基础、土体2与位移传感器3,所述土体2的上部设置有输电杆塔基础,所述输电杆塔基础的底部中心设置有位移传感器3,所述位移传感器3通过导线4与计算机5连接,所述土体2的内部含有岩溶土洞6,所述岩溶土洞6位于输电杆塔基础的正下方,所述保护箱1的外侧壁上设置有刻度线101,所述保护箱1外侧壁的下部开设有通水口102,所述通水口102与注水及抽水设备连通。
所述保护箱1的制造材料为钢化玻璃,保护箱1的厚度为10~20cm。
所述保护箱1为长方体结构,保护箱1的上端开口,所述土体2为长方体结构,土体2位于保护箱1的中间部位,土体2的外侧壁与保护箱1的内侧壁之间的距离为0.08~0.12m。
所述注水及抽水设备包括储水箱7、水泵8与输水管9,所述水泵8位于储水箱7内,所述输水管9的一端穿过储水箱7与水泵8连通,输水管9的另一端与通水口102连通,所述输水管9上设置有阀门10。
所述输电杆塔基础包括两个受拉杆塔基础11与两个受压杆塔基础12,受拉杆塔基础11、受压杆塔基础12的底部中心均设置有位移传感器3,所述岩溶土洞6位于一个受压杆塔基础12的正下方。
一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验方法,该试验方法应用于上述所述的试验装置,所述试验方法包括以下步骤:
S1、先根据实际工程地质确定试验模型几何相似比,再依据试验模型几何相似比以及量纲分析法确定土体2的物理力学参数、荷载作用时间、输电杆塔基础作用荷载的相似比,然后依据试验模型尺寸制作保护箱1;
S2、先确定现场土体的物理力学参数,再依据土体2的物理力学参数的相似比确定土体2的物理力学参数,并根据土体2的物理力学参数确定土体2的制作材料及其配合比,然后依据试验模型几何相似比,用制作材料建立内部含有岩溶土洞6的土体2,并将土体2放置于保护箱1的中间部位;
S3、先确定输电杆塔基础运营期的作用荷载,再依据输电杆塔基础作用荷载的相似比确定输电杆塔基础的作用荷载,然后将输电杆塔基础按试验模型几何相似比建立在指定位置,且在输电杆塔基础的底部中心安装位移传感器3,最后对输电杆塔基础施加作用荷载;
S4、先确定试验模型的初始地下水位线14,再将注水及抽水设备与保护箱1连通,然后通过注水及抽水设备将水13注入保护箱1内,当保护箱1内的水位上升至初始地下水位线14时停止注水;
S5、先根据岩溶土洞6的初始位置,通过注水及抽水设备将保护箱1内的水13抽出,以使水位线到达岩溶土洞6下方最低点,维持T1时间,再通过注水及抽水设备将水13注入保护箱1内,以使水位线到达岩溶土洞6上方最高点,维持T2时间,然后按上述方法循环抽水及注水,以不断改变保护箱1内的水位线位置,同时,通过位移传感器3监测输电杆塔基础的位移变化,记录位移数据并存入计算机5内,之后,根据位移数据的变化,分析岩溶土洞6发育对输电杆塔基础稳定性的影响,当输电杆塔基础位移超过国家标准的最大安全值时,结束试验,记录抽水及注水循环次数N。
步骤S1中,所述土体2的物理力学参数的相似比包括:弹性模量相似比为1:1、泊松比相似比为1:1、粘聚力相似比为150:1、内摩擦角相似比为1:1、密度相似比为1:1。
步骤S2中,通过三轴试验获取现场土体的弹性模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角,通过环刀法获取现场土体的密度。
步骤S2中,所述制作材料包括水、细砂与二类土,水、细砂、二类土的重量份比为1:1.4:3。
步骤S5中,所述时间T1为12~24h,所述时间T2为12~24h。
本发明的原理说明如下:
采用量纲分析法将最大程度确定实际工况与试验模型各参数的相似比。
根据实际工程经验,岩溶土洞位于受压杆塔基础的正下方对杆塔基础的稳定性影响最大,便于分析岩溶土洞发育与输电杆塔基础相互作用的机理,且岩溶土洞的初始位置通过保护箱上的刻度线表示,便于后续水位控制。
通过改变初始水位线促进岩溶土洞发育扩大,而水位线通过水泵抽水及注水来使其改变,根据理论与实践可知,地下水位线的起伏变化会使得水位线以下土体的性质发生较大的变化,岩溶土洞附近的土体物理参数被削弱,进而使岩溶土洞开始不断发育扩大。每隔24h注水或抽水一定深度,不断改变水位线位置,加快土洞的发育,缩短试验所需时间,在此基础下,同时考虑了杆塔基础与土洞发育相互作用,杆塔基础的稳定性在土洞持续发育下不断降低直至失稳。
本设计通过试验模拟岩溶土洞发育对输电杆塔基础的稳定性影响,较大程度还原了实际工况,减少了试验难度,试验过程简单便捷易操作,便于分析岩溶土洞发育与输电杆塔基础相互作用下的机理。
实施例:
参见图1至图4,一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置,包括保护箱1及其内部设置的试验模型,所述保护箱1为长方体结构,保护箱1的上端开口(其他面全部密封),所述保护箱1的制造材料为钢化玻璃,保护箱1的厚度为10~20cm,所述试验模型包括输电杆塔基础、土体2与位移传感器3,所述土体2为长方体结构,土体2位于保护箱1的中间部位,土体2的外侧壁与保护箱1的内侧壁之间的距离为0.08~0.12m,所述土体2的上部设置有输电杆塔基础,所述输电杆塔基础包括两个受拉杆塔基础11与两个受压杆塔基础12,受拉杆塔基础11、受压杆塔基础12的底部中心均设置有位移传感器3,所述位移传感器3通过导线4与计算机5连接,所述土体2的内部含有岩溶土洞6,所述岩溶土洞6位于一个受压杆塔基础12的正下方,所述保护箱1的外侧壁上设置有刻度线101,所述保护箱1外侧壁的下部开设有通水口102,所述注水及抽水设备包括储水箱7、水泵8与输水管9,所述水泵8位于储水箱7内,所述输水管9的一端穿过储水箱7与水泵8连通,输水管9的另一端与通水口102连通,所述输水管9上设置有阀门10。
本实施例研究湖北恩施~水布垭送电线路中存在的岩溶土洞发育工程,取实际工况的地质条件如下:场地较为平整,纵横长约为300m,深度约为225m,岩溶土洞位于受压输电杆塔基础正下方。
按上述方案,一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验方法,所述试验方法包括以下步骤:
S1、先根据实际工程地质确定试验模型几何相似比,再依据试验模型几何相似比以及量纲分析法确定土体2的物理力学参数、荷载作用时间、输电杆塔基础作用荷载的相似比,然后依据试验模型尺寸制作保护箱1;
所述土体2的物理力学参数的相似比包括:弹性模量相似比为1:1、泊松比相似比为1:1、粘聚力相似比为150:1、内摩擦角相似比为1:1、密度相似比为1:1;
根据实际场地资料,假设试验模型几何相似比为150:1,即试验模型的设计尺寸为2m×2m×1.5m,依据该尺寸,制作保护箱,保护箱的设计尺寸为2.1m×2.1m×2m,厚度为12mm,选用透明钢化玻璃制作;
S2、先确定现场土体的物理力学参数,再依据土体2的物理力学参数的相似比确定土体2的物理力学参数,并根据土体2的物理力学参数确定土体2的制作材料及其配合比,然后依据试验模型几何相似比,用制作材料建立内部含有岩溶土洞6的土体2,并将土体2放置于保护箱1的中间部位;
通过三轴试验获取现场土体的弹性模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角,通过环刀法获取现场土体的密度;
所述制作材料包括水、细砂与二类土,水、细砂、二类土的重量份比为1:1.4:3;
S3、先确定输电杆塔基础运营期的作用荷载,再依据输电杆塔基础作用荷载的相似比确定输电杆塔基础的作用荷载,然后将输电杆塔基础按试验模型几何相似比建立在指定位置,且在输电杆塔基础的底部中心安装位移传感器3,最后对输电杆塔基础施加作用荷载;
输电杆塔基础的设计资料如下:受压杆塔基础竖向力(轴压N=1000kN),水平力(Nx=150kN,Ny=180kN);受拉杆塔基础竖向力(轴拉T=900kN),水平力(Tx=150kN,Ty=180kN);荷载相似比为
Figure 881558DEST_PATH_IMAGE001
:1,可知试验模型基础作用荷载;最后将输电杆塔基础等比例缩小放置在指定位置,位移传感器(NS-WY02位移传感器)置于受压杆塔基础底部中心,基础荷载以集中力作用于各面中心;
S4、先确定试验模型的初始地下水位线14,再将注水及抽水设备与保护箱1连通,然后通过注水及抽水设备将水13注入保护箱1内,当保护箱1内的水位上升至初始地下水位线14时停止注水;
试验模型的初始地下水位线根据实际工况水位线的位置按模型几何比确定,注水过程中,水位的位置通过保护箱上的刻度线观测确定;
S5、先根据岩溶土洞6的初始位置,通过注水及抽水设备将保护箱1内的水13抽出,以使水位线到达岩溶土洞6下方最低点,维持T1时间(时间T1为12~24h),再通过注水及抽水设备将水13注入保护箱1内,以使水位线到达岩溶土洞6上方最高点,维持T2时间(时间T2为12~24h),然后按上述方法循环抽水及注水,以不断改变保护箱1内的水位线位置,同时,通过位移传感器3监测输电杆塔基础的位移变化,记录位移数据并存入计算机5内,之后,根据位移数据的变化,分析岩溶土洞6发育对输电杆塔基础稳定性的影响,当输电杆塔基础位移超过国家标准的最大安全值时,结束试验,记录抽水及注水循环次数N。
通过监测输电杆塔基础的位移变化(沉降量),确定输电杆塔基础的倾斜量,结合《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》中关于地基倾斜率的最大值来分析验证输电杆塔基础的稳定性(当输电杆塔基础倾斜超过塔底距离的5‰时,判定杆塔稳定性遭到破坏);根据不同时间的沉降量,计算得到输电杆塔基础在不同抽水及注水循环下的地基倾斜率,并绘制倾斜率-循环次数曲线,基于该曲线分析实际工况下输电杆塔基础的稳定性,确定该工况下输电杆塔的运营年限。

Claims (9)

1.一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验方法,其特征在于,该试验方法应用于试验装置;
所述试验装置包括保护箱(1)及其内部设置的试验模型,所述试验模型包括输电杆塔基础、土体(2)与位移传感器(3),所述土体(2)的上部设置有输电杆塔基础,所述输电杆塔基础的底部中心设置有位移传感器(3),所述位移传感器(3)通过导线(4)与计算机(5)连接,所述土体(2)的内部含有岩溶土洞(6),所述岩溶土洞(6)位于输电杆塔基础的正下方,所述保护箱(1)的外侧壁上设置有刻度线(101),所述保护箱(1)外侧壁的下部开设有通水口(102),所述通水口(102)与注水及抽水设备连通;
所述试验方法包括以下步骤:
S1、先根据实际工程地质确定试验模型几何相似比,再依据试验模型几何相似比以及量纲分析法确定土体(2)的物理力学参数、荷载作用时间、输电杆塔基础作用荷载的相似比,然后依据试验模型尺寸制作保护箱(1);
S2、先确定现场土体的物理力学参数,再依据土体(2)的物理力学参数的相似比确定土体(2)的物理力学参数,并根据土体(2)的物理力学参数确定土体(2)的制作材料及其配合比,然后依据试验模型几何相似比,用制作材料建立内部含有岩溶土洞(6)的土体(2),并将土体(2)放置于保护箱(1)的中间部位;
S3、先确定输电杆塔基础运营期的作用荷载,再依据输电杆塔基础作用荷载的相似比确定输电杆塔基础的作用荷载,然后将输电杆塔基础按试验模型几何相似比建立在指定位置,且在输电杆塔基础的底部中心安装位移传感器(3),最后对输电杆塔基础施加作用荷载;
S4、先确定试验模型的初始地下水位线(14),再将注水及抽水设备与保护箱(1)连通,然后通过注水及抽水设备将水(13)注入保护箱(1)内,当保护箱(1)内的水位上升至初始地下水位线(14)时停止注水;
S5、先根据岩溶土洞(6)的初始位置,通过注水及抽水设备将保护箱(1)内的水(13)抽出,以使水位线到达岩溶土洞(6)下方最低点,维持T1时间,再通过注水及抽水设备将水(13)注入保护箱(1)内,以使水位线到达岩溶土洞(6)上方最高点,维持T2时间,然后按上述方法循环抽水及注水,以不断改变保护箱(1)内的水位线位置,同时,通过位移传感器(3)监测输电杆塔基础的位移变化,记录位移数据并存入计算机(5)内,之后,根据位移数据的变化,分析岩溶土洞(6)发育对输电杆塔基础稳定性的影响,当输电杆塔基础位移超过国家标准的最大安全值时,结束试验,记录抽水及注水循环次数N。
2.根据权利要求1所述的一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验方法,其特征在于:步骤S1中,所述土体(2)的物理力学参数的相似比包括:弹性模量相似比为1:1、泊松比相似比为1:1、粘聚力相似比为150:1、内摩擦角相似比为1:1、密度相似比为1:1。
3.根据权利要求2所述的一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验方法,其特征在于:步骤S2中,通过三轴试验获取现场土体的弹性模量、泊松比、粘聚力和内摩擦角,通过环刀法获取现场土体的密度。
4.根据权利要求3所述的一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验方法,其特征在于:步骤S2中,所述制作材料包括水、细砂与二类土,水、细砂、二类土的重量份比为1:1.4:3。
5.根据权利要求1所述的一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验方法,其特征在于:步骤S5中,所述时间T1为12~24h,所述时间T2为12~24h。
6.根据权利要求1所述的一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验方法,其特征在于:所述保护箱(1)的制造材料为钢化玻璃,保护箱(1)的厚度为10~20cm。
7.根据权利要求1所述的一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验方法,其特征在于:所述保护箱(1)为长方体结构,保护箱(1)的上端开口,所述土体(2)为长方体结构,土体(2)位于保护箱(1)的中间部位,土体(2)的外侧壁与保护箱(1)的内侧壁之间的距离为0.08~0.12m。
8.根据权利要求1所述的一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验方法,其特征在于:所述注水及抽水设备包括储水箱(7)、水泵(8)与输水管(9),所述水泵(8)位于储水箱(7)内,所述输水管(9)的一端穿过储水箱(7)与水泵(8)连通,输水管(9)的另一端与通水口(102)连通,所述输水管(9)上设置有阀门(10)。
9.根据权利要求1所述的一种岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验方法,其特征在于:所述输电杆塔基础包括两个受拉杆塔基础(11)与两个受压杆塔基础(12),受拉杆塔基础(11)、受压杆塔基础(12)的底部中心均设置有位移传感器(3),所述岩溶土洞(6)位于一个受压杆塔基础(12)的正下方。
CN202111540565.5A 2021-12-16 2021-12-16 岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法 Active CN114215122B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111540565.5A CN114215122B (zh) 2021-12-16 2021-12-16 岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111540565.5A CN114215122B (zh) 2021-12-16 2021-12-16 岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114215122A CN114215122A (zh) 2022-03-22
CN114215122B true CN114215122B (zh) 2022-10-14

Family

ID=80702846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111540565.5A Active CN114215122B (zh) 2021-12-16 2021-12-16 岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114215122B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115795788B (zh) * 2022-10-13 2023-08-01 国网湖北省电力有限公司经济技术研究院 杆塔-基础-改良地基体系地震响应计算模型及试验方法
CN115828519B (zh) * 2022-11-02 2023-06-23 国网湖北省电力有限公司经济技术研究院 一种输电杆塔基础边坡土石混合体单轴抗压强度计算方法
CN116043904B (zh) * 2022-11-08 2023-08-01 国网湖北省电力有限公司经济技术研究院 一种保证杆塔基础稳定的装置及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102758459A (zh) * 2012-08-07 2012-10-31 广东电网公司佛山供电局 岩溶塌陷区输电线路塔基的加固方法
CN102997886A (zh) * 2012-11-15 2013-03-27 内蒙古科技大学 远程测控底板岩层破坏深度监测方法
CN105810075A (zh) * 2016-05-13 2016-07-27 成都理工大学 抽水触发岩溶塌陷过程实验装置
CN108645998A (zh) * 2018-05-13 2018-10-12 桂林理工大学 一种用于模拟地下水引起岩溶塌陷的试验方法
CN111622277B (zh) * 2020-06-01 2021-05-07 浙江大学 一种模拟桩端存在空洞时对桩基承载性能影响的试验装置和试验方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114215122A (zh) 2022-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114215122B (zh) 岩溶土洞发育条件下输电杆塔基础失稳的试验装置及方法
CN101865739B (zh) 预应力锚杆加固工程的预紧力动态监测系统
CN108468538A (zh) 一种页岩水压裂缝扩展预测方法
CN113404538B (zh) 基于煤矿采空区封存二氧化碳的系统及方法
CN105136837A (zh) 一种煤岩样品液氮循环冻融增透模拟试验系统及方法
CN103323328B (zh) 煤岩冲击实验的瓦斯密封装置及实验方法
CN203795485U (zh) 预应力混凝土管桩水平承载特性试验模型
CN103278402A (zh) 一种电渗固结剪切仪
CN203551406U (zh) 一种带有自动数据采集系统的岩土体原位直剪试验装置
CN110806372A (zh) 一种变应力条件下土体渗透试验装置及方法
CN107305700A (zh) 判断煤与瓦斯是否会突出的方法
CN204575465U (zh) 便携式软弱层带原位直剪试验仪
CN103063335A (zh) 基于载荷监测数据的深部地应力三维地质勘察测试方法
CN207828902U (zh) 坝体固定锚杆、大坝加固恒阻锚杆装置群和坝体监测系统
CN211571804U (zh) 一种模拟基坑被动区加固的试验装置
CN111680896A (zh) 一种煤矿地下水库安全距离确定方法
CN115341589A (zh) 考虑高地层应力影响的桩基承载特性试验装置及使用方法
CN111665183B (zh) 基于钻孔压水试验的岩体渗透系数的测量方法
CN220437402U (zh) 一种新型的地表沉降监测装置
CN110119574B (zh) 一种充填采煤隔水关键层的非线性渗流系统稳定性判别方法
CN108005130B (zh) 一种含水率对膨胀土地基桩基础承载特性影响的测试方法
CN201826335U (zh) 预应力锚杆加固工程的预紧力动态监测系统
CN107218974A (zh) 一种煤矿地下水库储水系数测定装置
CN107992673B (zh) 一种用于岩溶区桥梁桩基的勘探深度确定方法
CN212301155U (zh) 冻土区工程结构基础水平荷载反应试验装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant