强度衰减路基变形和应力变化规律试验模型及试验方法

摘要

本发明涉及一种强度衰减路基变形和应力变化规律试验模型，包括模型体，所述模型体内为空腔结构，该空腔结构通过一竖直隔断分成两部分，一部分为竖向水井，另一部分底部铺设有一层碎石垫层，且碎石垫层与竖向水井底部连通，碎石垫层上面设有与半幅路基构造相同的粉土路基。本发明同时还公开了该模型的试验方法。本发明能够分析强度衰减路基的受力与变形特征以及袖管注浆微型桩的加固机理，明确袖管微型桩注浆加固技术对提高路基承载力、防止不均匀沉降以及提高边坡的稳定性的效果，为路基加固维修提供合理的技术借鉴和理论指导。

主权项

一种强度衰减路基变形和应力变化规律试验模型试验方法，该方法所采用的模型包括模型体，所述模型体内为空腔结构，该空腔结构通过一竖直隔断分成两部分，一部分为竖向水井，另一部分底部铺设有一层碎石垫层，且碎石垫层与竖向水井底部连通，碎石垫层上面设有与半幅路基构造相同的粉土路基；所述方法步骤如下：1）试验路基的填筑及设备仪器的安装与埋设；2）试验工况加载与数据的采集；3）进行数据处理分析；其特征在于，所述步骤2）中的试验工况加载采用千斤顶通过反力架进行分级循环加载，荷载大小采用锚索计进行分级控制；具体的试验工况加载及数据采集包括以下内容：A.新建路基，按模型实际设计要求采用四次循环加载，每次循环间隔时间为24小时；其中每一循环分为五级加载，每级间隔时间为30分钟；每次循环加载前、每级荷载加载及每次循环卸载，分布采集锚索计读数、路基顶面及边坡位移观测点的高程、边坡位移观测点到试槽的水平位移、土压力盒的读数、土壤水分计的读数、单点沉降仪的读数、路基顶面百分表的读数以及监测边坡内水平位移百分表的读数，全部数据均采用人工读数方式采集；B.强度衰减路基，分两种强度衰减工况进行加载试验情况：第一种强度衰减情况为在竖向水井中加水20cm使之与碎石垫层顶面平齐，随着毛细水上升，竖向水井中的水位下降，间隔不断向竖向水井加水使之保持在20cm，直到水位基本不变化，测量路基不同深度的含水量，然后同新建路基工况按四次循环分级加载，并采集试验数据；第二种强度衰减情况为在竖向水井中加水至碎石垫层顶面30cm；随着毛细水上升，竖向水井中的水位下降，间隔不断向竖向水井加水使之保持在30cm，直到水位不变化，测量路基不同深度的含水量，然后同第一种强度衰减情况按四次循环分级加载，并采集试验数据；C.袖管注浆微型桩加固路基，路基加固布置六根微型桩，袖管注浆微型桩加固路基施工工艺如下：（1）、钻孔：采用洛阳铲成孔，成孔深度1800mm，孔径100mm，垂直孔；（2）、钢管加工：钢管长度1700mm，钢管上每隔300mm设置出浆孔，每孔位打四个孔，孔径5mm，然后在钢管外套橡胶封闭圈封住出浆孔；（3）、下花管：插入花管，底部要封闭，并保持在钻孔中心，管口低于路基顶面10mm；（4）、封孔：灌入封闭泥浆，封闭泥浆采用粘土水泥浆或膨润土水泥浆，水泥含量占土料的30%，泥浆的主要作用是封闭花管和孔壁之间的环状空间，并使浆液只在一个灌浆段范围内挤破封闭泥浆而进入地层；封闭泥浆浇注的好坏是保证注浆成功与否的关键，它要求既能在一定的压力下，压开填料进行横向注浆，又能在高压注浆时，阻止浆液沿孔壁或管壁流出地表，即要防止串浆又要兼顾开环；封闭泥浆灌满后，孔口顶部用水泥砂浆封孔30cm；（5）、制浆：浆液选用纯水泥浆液，浆液水灰质量比采用0.5～0.55，搅拌均匀；（6）、注浆：待封闭泥浆凝固后，在花管内插入带封孔器的注浆管至预定灌浆段，自下而上分段注浆，施工中注浆压力水泥浆液0.15Mpa；（7）、终孔：灌浆压力逐级达到设计压力或吸浆量小于5L/min，注浆压力稳定20分钟后即可终止灌浆；灌浆微型桩施工完成7天以后，采用四次循环分级加载，并采集试验数据。