專利名稱：鹽漬土路基鹽分聚集規(guī)律試驗模型的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種土建工程的試驗模型，尤其是一種鹽潰土路基鹽分聚集規(guī)律試驗模型。
背景技術(shù)：
目前眾所周知，公路交通建設是帶動全國經(jīng)濟發(fā)展的紐帶。隨著社會的發(fā)展，不管在西部地區(qū)還是在東部沿海，鹽潰土問題已成為公路建設中面臨的一個主要難題。作為一個特殊的路基填料，鹽潰土在地下水、環(huán)境溫度以及車載的綜合作用下，極易發(fā)生鹽脹、凍脹、融陷以及翻漿等綜合病害，對公路正常運營，養(yǎng)護和維修帶來極其不利的影響。近些年來，國內(nèi)外學者基于鹽潰土的理論研究，結(jié)合具體工程提出了一些防治鹽潰土地基溶陷、鹽 脹和腐蝕的設計和施工措施，并積累了許多有益的實踐經(jīng)驗。然而，對于鹽潰土的理論研究主要集中在以下幾個方面如何應用不同材料對鹽潰土進行改良；應用水沖等方法對鹽潰土地基、路基進行處治；研究不同鹽潰土對道路的危害有何不同；通過數(shù)值模擬來模擬鹽潰土鹽分、水分的運動規(guī)律等等。而如何才能對鹽潰土路基、地基提出更為經(jīng)濟有效的處置措施，準確清楚地掌握鹽潰土路基中鹽分的聚集規(guī)律是關(guān)鍵?？v觀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對于鹽潰土路基中水分上升規(guī)律以及鹽分的實際聚集規(guī)律的研究幾乎沒有，這樣對于鹽潰土處置措施的影響效果以及工程造價的評價就存在很大的局限性。現(xiàn)階段主要是通過理論分析、數(shù)值計算等手段對鹽潰土中鹽分的聚集規(guī)律進行研究。由于理論分析和數(shù)值計算受參數(shù)選定、模型選取、本構(gòu)關(guān)系等因素的影響極大，分析結(jié)果的合理性和代表性較難確定。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鹽潰土路基鹽分聚集規(guī)律試驗模型，該模型能夠有效驗證理論計算結(jié)果并進行可控的規(guī)律性探討，還能夠?qū)ο嚓P(guān)技術(shù)及其實施工藝進行優(yōu)化設計和改進提高。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案一種鹽潰土路基鹽分聚集規(guī)律試驗模型，包括模型體，所述模型體包括由磚砌圍 體(或者其它不易變形材料)構(gòu)成的上部開口的空腔結(jié)構(gòu)，(空腔結(jié)構(gòu)只要保證一側(cè)透明且不漏水即可)，所述空腔結(jié)構(gòu)分成兩部分，一部分為注水槽，另一部分底部鋪設有一層碎石墊層，且碎石墊層與注水槽底部連通，碎石墊層上面設有與半幅路基構(gòu)造相同的土路基，碎石墊層與土路基中間用透水土工布隔開；所述模型體的其中一側(cè)墻面的內(nèi)壁上立有其上帶若干孔的透明擋板，另一側(cè)墻面上用紅漆標記有刻度線。在模型建成后，一方面可以觀測水分上升高度與速度，兩一方面可以從圓孔中取土，測試土壤的鹽分含量。所述帶若干孔的透明擋板為帶有若干圓孔的透明有機玻璃擋板。所述模型體的上方安裝有噴淋裝置，所述噴淋裝置包括設置于管道上的若干噴頭，管道與水源相連，管道上設有開關(guān)。用來模擬自然雨天對鹽潰土路基中鹽分的影響。[0009]所述土路基的邊坡坡率為I : I. 5或根據(jù)實際需要模擬的路基邊坡坡率而定。本實用新型的模型材料及尺寸由于常見路堤為對稱形式，因此可選用半幅路基進行試驗研究；由于本模型主要總結(jié)鹽潰土中的鹽分在垂直方向上的聚集規(guī)律，因此路基寬度可適當縮??；填土路基的高度雖各不相同，但是通過已有研究總 結(jié)土的物理性質(zhì)，得知水分在土路基中的上升高度一般最大可達I. 5 2m，而鹽分的上升隨水分上升同時進行，因此路基模型的填筑高度可小于兩米即可。因此本試驗模型尺寸為路基長度Im ;半幅路基頂面寬度1. 5m ;填土高度I. 5m;邊坡坡率1 I. 5 (路基工程中最常用的邊坡坡率)。模型路基采用土分層填筑并夯實；為模擬地下水及毛細水上升現(xiàn)象，模型路基的地基開始首先填筑IOcm的碎石墊層，碎石墊層與注水槽聯(lián)通，通過向注水槽注水來保證地下鹽水水位的穩(wěn)定。所述路基填料可為多種工程中用的路基填土，不局限于黃泛區(qū)粉土。實驗測試內(nèi)容與手段測試內(nèi)容包括鹽水的在路基中上升高度與速度；鹽水在路基邊坡的上升高度與速度；路基中不同深度下土壤的含鹽量；路基邊坡不同深度下土壤的含鹽量。鹽水在路基中以及路基邊坡的上升高度與速度可以通過透明擋板觀測水位線的變化得到；由于市面上出產(chǎn)的測定鹽分的濃度只能精確到0.5%，而且鹽分測定計的高度一般在20cm左右，這樣就很難精確測定(IOcm范圍內(nèi))路基不同深度的鹽分，所以路基以及路基邊坡中不同深度下土壤的含鹽量需要通過取土器取樣，然后采取滴定法或烘干法來獲得。

圖I本實用新型模型結(jié)構(gòu)的正面示意圖；圖2本實用新型模型結(jié)構(gòu)的俯視示意圖；圖3本實用新型模型結(jié)構(gòu)的主要組成部分示意圖；其中，圖3(a)本實用新型的磚砌圍體示意圖，圖3(b)有機玻璃擋板示意圖；圖3(c)模擬天然降水的噴頭及水管示意圖圖4新型取土器示意圖；圖5本實用新型完成后三維結(jié)構(gòu)示意圖；其中，I.磚砌圍體，2.注水槽，3.透明有機玻璃板，4.圓孔，5.噴頭，6.管道，7.開關(guān)，8.碎石墊層，9.透水土工布，10.刻度線，11. 土路基，12.圓管，13.螺帽，14.帶孔塑料布。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖1-5所示，一種鹽潰土路基鹽分聚集規(guī)律試驗模型，包括模型體，所述模型體包括由磚砌圍體I構(gòu)成的上部開口的空腔結(jié)構(gòu)，所述空腔結(jié)構(gòu)分成兩部分，一部分為注水槽2，另一部分底部鋪設有一層碎石墊層8，且碎石墊層8與注水槽2底部連通，碎石墊層8上面設有與半幅路基構(gòu)造相同的邊坡坡率為I : I. 5的土路基11，碎石墊層8與土路基11中間用透水土工布9隔開；所述模型體的其中一側(cè)墻面的內(nèi)壁上立有其上帶若干直徑3 5cm的圓孔4的透明有機玻璃擋板3，另一側(cè)墻面上用紅漆標記有刻度線10。在模型建成后，一方面可以觀測水分上升高度與速度，兩一方面可以從圓孔4中取土，測試土壤的鹽分含量。模型體的上方安裝有噴淋裝置，所述噴淋裝置包括設置于管道6上的若干噴頭5，管道6與水源相連，管道6上設有可以調(diào)節(jié)大小的開關(guān)7，用來模擬自然雨天對鹽潰土路基中鹽分的影響。本實 用新型的模型材料及尺寸原型和模型的相似常數(shù)包括由于常見路堤為對稱形式，因此可選用半幅路基進行試驗研究；由于本模型主要總結(jié)鹽潰土中的鹽分在垂直方向上的聚集規(guī)律，因此路基寬度可適當縮小；填土路基的高度雖各不相同，但是通過已有研究總結(jié)土的物理性質(zhì)，得知水分在土路基中的上升高度一般最大可達I. 5 2. 0m，而鹽分的上升隨水分上升同時進行，因此路基模型的填筑高度可小于兩米即可。因此本試驗模型尺寸為路基長度Im ;半幅路基頂面寬度1. 5m ;填土高度1.5m;邊坡坡率1 1.5(路基工程中最常用的邊坡坡率)或根據(jù)實際需要模擬的路基邊坡坡率。模型路基采用土分層填筑并夯實；為模擬地下水及毛細水上升現(xiàn)象，模型路基的地基開始首先填筑IOcm的碎石墊層8，碎石墊層8與注水槽2聯(lián)通，通過向注水槽2注水來保證地下鹽水水位的穩(wěn)定。路基填料可為多種工程中用的路基填土，不局限于黃泛區(qū)粉土。下面是一個具體的實施例子假設填筑的路基高度為I. 5m,填筑材料采用黃泛區(qū)土。I.按照路基填筑的高度進行磚砌圍體I的施工。磚砌圍體I為一長方體空腔，一面開口，如圖3 (a)。砌體總長度為4. 5m，其中包括3. 75m長的圍土砌體，還包括0. 75m長的注水槽2。圍土砌體的高度為2m，寬度I. 5m,厚度0. 4m,圍成空腔的實際高度約I. 6m。注水槽總高度0. 8m,里面空腔高度0. 4m,寬0. 5m。2.磚砌圍體4建成后，在其中一面的內(nèi)側(cè)放置有透明機玻璃板3，形狀如圖3(b)，高度I. 6m,寬度為3. 25m。另一側(cè)墻面用紅漆標記刻度線10。用乳膠漆將磚砌圍體的底面四周縫隙以及有機玻璃板與砌體的接縫涂抹封閉，保證空腔體不會漏水。3.待圍體強度形成后，先向模型內(nèi)注入少量的水，檢驗空腔以及注水槽2是否漏水。確定不漏后，向磚砌圍體的空腔填筑IOcm的碎石墊層8。鋪好后,加鋪一層透水土工布9，以防止土與碎石混合，阻礙水分的上升。然后分層填筑土，每層填筑厚度為20cm，并用夯實機夯實。填筑過程要按照路基施工規(guī)范要求，保證土基的壓實度，并作好記錄。4.路基填筑壓實完成后，在路基頂部加鋪一層帶孔的塑料布14，以更加全面的模擬路面層對路基的影響，一方面可以一定程度的抑制路基土中水分的蒸發(fā)；另一方面，可以減小模擬試驗中的雨天對路基頂部的沖刷。放置一段時間，待穩(wěn)定后，將貼有有機玻璃板的一側(cè)磚體拆除I. 2m,留下0. 8m，露出有機玻璃板3。這樣因為碎石層以及土層總共有0. 4m可以擠壓住有機玻璃板3，既可以保證路基的穩(wěn)定，又可以清楚的觀測水分的上升高度以及土樣的采集。5.將配置好的一定濃度的Nacl鹽水，緩慢加入注水槽2中，保證水位線沒過碎石墊層5。試驗剛開始時因為土的毛細作用很強，所以要不斷加水，保證注水槽2中的水位線不變。注水槽中的鹽水可為多種，不局限于Nacl鹽水。[0036]6.通過圖I中的透明有機玻璃板3以及刻度線10，隨時記好路基以及路基邊坡中水分的上升時間以及相應的高度。7.重復不斷加水直至水位線不再上升為止。8.利用取土器(如圖4所示，包括均分為兩半并且?guī)в锌潭纫约奥菁y的圓管12和閉合圓管的螺帽13，沒有螺紋的一側(cè)管口口徑稍小)，通過有機玻璃板的圓孔4以及路基邊坡進行取樣，配成溶液后，按照滴定法或者烘干法精確測試不同深度以及不同位置下土中鹽分的含量。取土位置可以通過圍體中的刻度線10以及取土器中的刻度線確定。9.鹽分測定完成后，打開開關(guān)7，進行雨水對路基鹽分影響的模擬。一定時間后，再次取樣測定路基中同一深度下土中鹽分的變化。10. 一種濃度的鹽分聚集規(guī)律測定完成后，可以改變鹽水的濃度，以及鹽水的類另IJ，進行多種鹽分聚集規(guī)律的測定。
權(quán)利要求1.一種鹽潰土路基鹽分聚集規(guī)律試驗模型，其特征在于，包括模型體，所述模型體包括上部開口的空腔結(jié)構(gòu)，所述空腔結(jié)構(gòu)分成兩部分，一部分為注水槽，另一部分底部鋪設有一層碎石墊層，且碎石墊層與注水槽底部連通，碎石墊層上面設有與半幅路基構(gòu)造相同的土路基，碎石墊層與土路基中間用透水土工布隔開；所述模型體的其中一側(cè)墻面的內(nèi)壁上立有其上帶若干孔的透明擋板，另一側(cè)墻面上標記有刻度線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鹽潰土路基鹽分聚集規(guī)律試驗模型，其特征在于，所述帶若干孔的透明擋板為帶有若干圓孔的透明有機玻璃擋板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鹽潰土路基鹽分聚集規(guī)律試驗模型，其特征在于，所述模型體的上方安裝有噴淋裝置，所述噴淋裝置包括設置于管道上的若干噴頭，管道與水源相連，管道上設有大小能夠調(diào)節(jié)的開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鹽潰土路基鹽分聚集規(guī)律試驗模型，其特征在于，所述土路基的邊坡坡率為I : I. 5，路基填筑高度介于I. 5 2. Om。
專利摘要本實用新型涉及一種鹽漬土路基鹽分聚集規(guī)律試驗模型，包括模型體，所述模型體包括由磚砌圍體(或其他材料)構(gòu)成的上部開口的空腔結(jié)構(gòu)，所述空腔結(jié)構(gòu)分成兩部分，一部分為注水槽，另一部分底部鋪設有一層碎石墊層，且碎石墊層與注水槽底部連通，碎石墊層上面設有與半幅路基構(gòu)造相同的土路基，碎石墊層與土路基中間用透水土工布隔開；所述模型體的其中一側(cè)墻面的內(nèi)壁上立有其上帶若干孔的透明擋板，另一側(cè)墻面上用紅漆標記有刻度線。該模型能夠有效驗證理論計算結(jié)果并進行可控的規(guī)律性探討，還能夠?qū)ο嚓P(guān)技術(shù)及其實施工藝進行優(yōu)化設計和改進提高。
文檔編號G01N33/42GK202421181SQ201220016868
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者商慶森, 姚占勇, 張堃, 張愷, 張曉萌 申請人:山東大學