一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置的制作方法

本申请涉及高填方路基模拟沉降实验的领域，尤其是涉及一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置。

背景技术：

1、路基是公路建设中的重要组成部分，路基系指按照技术指标要求沿着道路走向修筑的作为公路基础的带状结构物，它是公路的重要受力层，承受着路面重力和汽车行车荷载，是组成公路的一个重要部分。

2、公路路基工程中广泛使用土石混填高填方的方案，但由于土石混合料的颗粒粒径变化大和含水量不均匀，使得路基施工质量得不到保证，从而导致其产生不均匀沉降，过早产生破坏，从而影响公路运营效果。为了不断优化现场回填施工参数及碾压参数，提高高填方路基的使用寿命，需要对不同降雨强度、不同移动荷载频率、不同大颗粒级配回填料条件下大粒径颗粒的破碎机理及路基沉降规律进行研究。通常选取特定的路段进行现场模拟并进行相关实验数据的检测和分析。

3、针对上述中的相关技术，现场模拟实验需要动用大型工程机械进行反复的施工，并且需要实施大规模的模拟降雨和模拟移动荷载工作，人工费用和机械费用等成本较高。

技术实现思路

1、为了减少高填方路基大粒径块石回填料的模拟实验的成本，本申请提供一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置。

2、本申请提供一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置，采用如下的技术方案：

3、一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置，包括底座，所述底座上设有用于模拟高填方路基大粒径块石回填料的模拟路基和用于检测模拟路基沉降数据的检测装置，底座上固定连接有设备架，设备架正对模拟路基设置，设备架上设有用于模拟降雨的喷淋管，喷淋管连通有设置于底座上的储水箱，设备架上水平滑动连接有荷载块，荷载在块靠近模拟路基一侧固定连接有荷载气缸，荷载气缸的伸缩轴竖直设置且固定连接有用于模拟移动荷载的荷载滚轮。

4、通过采用上述技术方案，在室内使用泥土和粒径较小的石快等比例的模拟高填方路基大粒径块石回填料，并将其堆填为路基的规范形状。储水箱为喷淋管供水进而使喷淋管向模拟路基喷水，模拟自然界的降水环境。启动荷载气缸将荷载轮移动至与模拟路基上表面相抵接的位置，并滑动荷载块使荷载轮在模拟路基上表面滚动，模拟移动荷载对模拟路基的滚压。过程中使用检测装置持续检测模拟路基的沉降数据。将室外的模拟实验等比例缩小至室内，避免了动用大型工程机械进行施工，只进行小规模的降水和滚压模拟实验，减少了高填方路基大粒径块石回填料的模拟实验的成本。

5、可选的，所述机架上转动连接有螺纹杆，螺纹杆的长度方向与荷载块的移动方向平行，螺纹杆与荷载块螺纹连接，机架上固定连接有转动电机，转动电机的输出轴与螺纹杆同轴固定连接。

6、通过采用上述技术方案，通过转动电机带动螺纹杆转动，进而通过螺纹杆驱动荷载快的滑动，是荷载轮在模拟路基上表面滚动，机器代替人工，不仅有助于节省人力，还有助于更精准的稳定地控制荷载轮的滚压速度，更精准地控制实验变量。

7、可选的，所述底座上开设有用于水通过的通孔，底座底端设有用于承接来自通孔的水的收集池。

8、通过采用上述技术方案，模拟路基的存水能力有限，在其内部的水分饱和后，水分渗出流至底座上表面，水通过通孔穿过底座流入收集池，可以对水进行收集，并且避免水到处洒落流动。

9、可选的，所述底座上表面的边缘位置设有防止水从底座边缘洒落的挡水板。

10、通过采用上述技术方案，当模拟的降雨量过大时，模拟路基上会有大量水渗出，也会有更多会的水直接洒落到底座上，通孔排水不及时，会有部分水从底座边缘流出，造成水的浪费。设置挡板，会增加底座上表面的存水能力，避免水的浪费。

11、可选的，所述收集池与储水箱之间连通有回水管道，回水管道，回水管道上设有用于将收集池内的水泵入储水箱的回水泵。

12、通过采用上述技术方案，收集池内收集的水通过回水管道和回水泵通入储水箱内，有助于快速实现水的循环利用，有助于及时向储水箱内补充水分，同时有助于节省人工。

13、可选的，所述收集池内设有用于防止泥沙进入回水管道的过滤网。

14、通过采用上述技术方案，从模拟路基上渗出的水分，夹带有大量的泥沙，回水泵直接泵送带有泥沙的水有可能造成回水泵的堵塞，甚至损坏回水泵，设置过滤网，将进入回水管道之前的水过滤，防止泥沙进入回水管道，有助于保护回水泵和保持模拟降雨的洁净。

15、可选的，所述底座上设有用于测量降雨量数据的雨量传感器。

16、通过采用上述技术方案，模拟实验中，不要不断的改变降雨量来检测各种降雨环境下路基的沉降数据，设置雨量传感器有助于时时检测当时的降雨量数据，有助于提高实验数据的精确度。

17、可选的，所述底座设有连通设备架内外部分的滑轨，滑轨上滑动连接有滑台，模拟路基设置于滑台上。

18、通过采用上述技术方案，模拟路基需要工作人员手动堆砌，模拟路基需要设置在设备架范围内，以便各种设备可以对模拟路基产生影响或者检测相关数据。在设备架范围内工作人员的可操作性空间有限，并且有损坏相关设备的风险。将模拟路基设置于滑台上，且滑台可通过滑轨在设备架范围内外滑动，在需要堆砌或者拆除模拟路基时，可在设备架范围外操作，有助于提高工作效率，同时可以保护设备。

19、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

20、1.在室内使用泥土和粒径较小的石快等比例的模拟高填方路基大粒径块石回填料，使喷淋管向模拟路基喷水模拟降水环境，荷载轮在模拟路基上表面滚动模拟移动荷载对模拟路基的滚压，并使用检测装置持续检测模拟路基的沉降数据，将室外的模拟实验等比例缩小至室内，避免了动用大型工程机械进行施工，只进行小规模的降水和滚压模拟实验，减少了高填方路基大粒径块石回填料的模拟实验的成本；

21、2.模拟路基需要工作人员使用工具手动堆砌，在设备架范围内工作人员的可操作性空间有限，工作效率低且有损坏相关设备的风险，将模拟路基设置于滑台上，且滑台可通过滑轨在设备架范围内外滑动，可在设备架范围外进行相关的操作，有助于提高工作效率，同时可以保护设备。

技术特征：

1.一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)上设有用于模拟高填方路基大粒径块石回填料的模拟路基(2)和用于检测模拟路基(2)沉降数据的检测装置(3)，底座(1)上固定连接有设备架(4)，设备架(4)正对模拟路基(2)设置，设备架(4)上设有用于模拟降雨的喷淋管(5)，喷淋管(5)连通有设置于底座(1)上的储水箱(6)，设备架(4)上水平滑动连接有荷载块(7)，荷载块(7)靠近模拟路基(2)一侧固定连接有荷载气缸(71)，荷载气缸(71)的伸缩轴竖直设置且固定连接有用于模拟移动荷载的荷载滚轮(72)。

2.根据权利要求1所述的一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置，其特征在于：所述设备架(4)上转动连接有螺纹杆(41)，螺纹杆(41)的长度方向与荷载块(7)的移动方向平行，螺纹杆(41)与荷载块(7)螺纹连接，机架上固定连接有转动电机(42)，转动电机(42)的输出轴与螺纹杆(41)同轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置，其特征在于：所述底座(1)上开设有用于水通过的通孔(11)，底座(1)底端设有用于承接来自通孔(11)的水的收集池(8)。

4.根据权利要求3所述的一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置，其特征在于：所述底座(1)上表面的边缘位置设有防止水从底座(1)边缘洒落的挡水板(12)。

5.根据权利要求4所述的一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置，其特征在于：所述收集池(8)与储水箱(6)之间连通有回水管道(81)，回水管道(81)上设有用于将收集池(8)内的水泵入储水箱(6)的回水泵(82)。

6.根据权利要求5所述的一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置，其特征在于：所述收集池(8)内设有用于防止泥沙进入回水管道(81)的过滤网(83)。

7.根据权利要求1所述的一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置，其特征在于：所述底座(1)上设有用于测量降雨量数据的雨量传感器(9)。

8.根据权利要求1所述的一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置，其特征在于：所述底座(1)设有连通设备架(4)内外部分的滑轨(13)，滑轨(13)上滑动连接有滑台(14)，模拟路基(2)设置于滑台(14)上。

技术总结本申请涉及一种高填方路基大粒径块石回填料室内降雨模型试验装置，包括底座，底座上设有模拟路基和检测装置，底座上固定连接有设备架，设备架上设有用于模拟降雨的喷淋管，设备架上水平滑动连接有荷载块，荷载块靠近模拟路基一侧固定连接有荷载气缸，荷载气缸的伸缩轴竖直设置且固定连接有用于模拟移动荷载的荷载滚轮。储水箱为喷淋管供水进而使喷淋管向模拟路基喷水，滑动荷载块使荷载轮在模拟路基的上表面滚动，模拟移动荷载对模拟路基的滚压。过程中使用检测装置持续检测模拟路基的沉降数据，避免了动用大型工程机械进行施工，只进行小规模的降水和滚压模拟实验，本申请具有减少高填方路基大粒径块石回填料的模拟实验成本的效果。技术研发人员：王升智,王绪伟,杜博文,魏健,柴宁宁,何强勇受保护的技术使用者：山东省公路桥梁建设集团有限公司技术研发日：20231011技术公布日：2024/5/29