强夯法加固地基模型试验半模试验箱

技术领域

本发明属岩土工程技术领域，具体涉及一种强夯法加固地基模型试验半模试验箱。

背景技术

强夯法是法国梅纳(Menard)技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，通过夯锤夯击土体，使得土体变得更加密实，土体强度和承载能力得到较大提高，近年来强夯法在国内外地基处理工程中得到了广泛应用，已成为大面积地基处理的主要方法之一。但是，目前对于强夯法的加固机理，以及各种夯击参数对强夯加固效果的影响规律研究还较少。虽然，强夯法发展较快，但强夯法的设计和施工还处于半理论半经验状态，现场施工参数仍然需要通过大量的现场试验确定，缺乏必要的理论依据，存在较大的盲目性和不确定性。通过室内模型试验可以深入研究强夯法的加固机理，并提出强夯的优化设计方法，但由于缺乏合理的强夯室内模型试验装置，使得强夯法的室内模型试验难以进行，制约了强夯法的进一步发展和完善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强夯法加固地基模型试验半模试验箱。

本发明提出的强夯法加固地基模型试验半模试验箱，由固定螺栓1、滑动槽2、固定横梁3、支架4、滑动螺栓5、导向杆6、半圆模型锤7、限位杆8、固定角架9、模型箱10、土压力盒11和加速度传感器12组成，其结构如图1、图2和图3所示。其中，固定螺栓1、滑动槽2、固定横梁3、支架4、滑动螺栓5、导向杆6、半圆模型锤7、限位杆8、固定角架9组成加载系统。支架4是由竖杆13和横杆14焊接而成的框架结构，固定横梁3固定于横杆14上方；支架4中的竖杆13位于模型箱10上方，通过螺栓与位于模型箱10上方的角钢15连接，并由固定角架9焊接固定；滑动槽2通过固定螺栓1固定在横梁3上；滑动螺栓5嵌入滑动槽2中，滑动螺栓5可沿滑动槽2滑动，能够方便安装不同直径的半圆模型锤7，能将半圆模型锤7提升到不同的起始高度；导向杆6上端与滑动螺栓5连接，下端悬空放置；导向杆6穿过半圆模型锤7的中心孔，限制半圆模型锤7下落过程中的摇摆，导向杆6直径可根据半圆模型锤7的中心孔直径进行调整。限位杆8位于模型箱10的上方，限位杆8上端与支架4中的横杆14焊接，下端与模型箱10上的角钢15焊接；模型箱10由角钢15、有机玻璃板16、侧面板17、背面板18和底板19组成，有机玻璃板16、两块侧面板17、背面板18和底板19连接组成模型箱框架，模型箱框架的四周嵌入角钢15中；土压力盒11埋设于土样21中，土压力盒11的数量视具体情况而定；加速度传感器12放置于土样21顶部。

本发明中，支架4中的竖杆13和横杆14分别为4根，形成一个框架结构，放置在模型箱10上部。

本发明中，模型箱10中的角钢15共12根，分别位于模型箱框架顶部、底部和中间，各为4根。

本发明中，半圆模型锤7沿导向杆6自由下落，并由限位杆8保证半圆模型锤7的竖直下落，避免碰撞到有机玻璃板16。

本发明中，模型箱10的正面是有机玻璃板16，上面刻画刻度线20，可直接观测土样21的内部变形，刻度线的稀疏程度可根据具体试验制定。

本发明中，滑动螺栓5嵌入滑动槽2中，以便适应不同直径的半圆模型锤7。

本发明的工作过程如下：

在模型箱10中装入土样21，根据实际试验需要，分层填埋土样21，并在填埋土层间设置带有颜色的土样作为标记线。试样中埋设若干数量的土压力盒11，试样上部安装放置加速度传感器12。土压力盒11和加速度传感器12通过导线与外部数据采集系统连接，采集数据。将导向杆6穿入半圆模型锤7中，半圆模型锤7沿导向杆6提升至试验所需高度，然后让半圆模型锤7自由下落夯击土体，并可进行多次夯击。在整个试验过程中，土样21内部的应力可通过土压力盒11测试；土样21的内部变形，可通过刻画有刻度线20的有机玻璃板16直接读取。得到强夯作用下土样21内部的受力与变形，就可以分析强夯法的加固机理，研究各种夯击参数对强夯加固效果的影响规律，提出强夯加固的优化设计方法。

本发明的有益效果：

本发明装置的最大优点是可直接方便的观测强夯作用下土体内部变形，并可测得动应力等相关数据，解决了现有的强夯法室内模型试验装置存在的较多不足。

附图说明

图1为本发明的前视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的侧视图。

图中标号：1为固定螺栓，2为滑动槽，3为固定横梁，4为支架，5为滑动螺栓，6为导向杆，7为半圆模型锤，8为限位杆，9为固定角架，10为模型箱，11为土压力盒，12为加速度传感器，13为竖杆，14为横杆，15为角钢，16为有机玻璃板，17为侧面板，18为背面板，19为底板，20为刻度线，21为土样。