一种模拟道路沉陷病害的装置及道路沉陷病害的检测方法

本发明涉及模拟试验装置，具体涉及一种模拟道路沉陷病害的装置及道路沉陷病害的检测方法。

背景技术：

1、道路沉陷现象，又可以解释为道路沉陷量过大现象，土体自身体积变小，存在部分道路路面向下凹陷，模拟道路沉陷装置需要对地质条件进行准确的勘察和分析，这包括对土壤类型、地下水位、地层结构以及地震活动等因素的了解，这些信息对于模拟沉陷过程的准确性和可靠性至关重要。

2、在模拟道路沉陷装置的设计中，需要考虑土体的强度、应力-应变关系以及不同土质的变形特性等，同时道路沉陷的程度与车辆荷载有密切关系。

3、公开号为cn104034306a的垃圾填埋场下卧土体局部沉陷及衬垫变形试验箱，公开了一种利用上部纵梁、竖杆、底部横梁、纵向连杆、短柱、千斤顶、模型箱、升降系统、土压力盒、应变片组成，其中，顶部横梁、顶部纵梁以焊接方式相连，竖杆将顶梁和底梁联系起来、组成一个反力式加载框架，模型箱由顶部钢板、正面有机玻璃板、背面钢板、底板、侧板组成，土压力盒埋于上覆土中，应变片粘贴在衬垫系统中各层土工材料上；但是其公开的是一种在土层上进行加压以模拟土地凹陷的情况，对于一些是道路内部体积变小造成的凹陷情况不同，无法更加有效的模拟出实际情况。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：道路沉陷的模拟试验装置无法做到实际情况中道路内部体积变小导致土地沉陷的情况。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、首先，提供一种模拟道路沉陷病害的装置，其特征在于：包括u型框架，及设置在u型框架内的液压系统，所述液压系统上设置有变形面板，所述变形面板边缘搭设在u型框架的两端，所述液压系统用于带动变形面板发生指定方式的形变，所述变形面板顶面铺设有道路层，所述道路层内铺设有数个裂缝计和数个土压力盒，分别用于测量所述道路层的裂缝大小和道路层的应力大小。

4、进一步地，所述道路层上对应变形面板的位置处安装有支架，所述支架上安装有均布的激光发射器，所述道路层对应激光发射器的位置处安装有激光接受器；激光发射器和激光接受对道路层的外部沉陷进行测量，得出道路层沉陷过程中外部的变化情况。

5、进一步地，所述支架上设置有伸缩杆，所述伸缩杆上安装加压板；伸缩杆伸缩，使加压板作用在道路层上，防止因为道路层之间的连接力过大，导致道路层没有及时下沉，通过加压板就能够加快试验进程，提高试验效率。

6、进一步地，所述u型框架内部侧面与底面之间设置有数个支撑杆，所述支撑杆端部与u型框架之间通过螺栓可拆卸连接，所述支撑杆内安装有应力传感器；支撑杆用来支撑u型框架，防止压力过大导致u型框架坍塌，提高本装置的稳定性。

7、进一步地，所述道路层铺设面积超过变形面板的顶面面积，所述裂缝计铺设于u型框架的两端处；道路层下沉过程中，裂缝一般出现在u型框架的端部，将裂缝计铺设在u型框架的两端能够有效保证及时的测量裂缝的大小。

8、进一步地，所述液压系统包括与变形面板连接的液压千斤顶和用于控制液压千斤顶伸缩的控制台，所述u型框架内部设置有均布的数个液压千斤顶；控制台能够精确的控制液压千斤顶伸缩，使液压千斤顶准确的控制变形面板发生形变，提高本装置的准确性。

9、进一步地，所述液压千斤顶与控制台之间通过连接管道连接，所述变形面板对应液压千斤顶的位置处设置有钢板，所述液压千斤顶与钢板之间通过螺栓可拆卸连接；通过钢板，使液压千斤顶与变形面板之间可拆卸连接，能够方便本装置进行转移和拼接，同时也方便对无法复原的变形面板进行更换，提高了本装置的适应性。

10、进一步地，所述u型框架顶部内侧面对应变形面板的边缘处开设u型缺口，所述u型缺口内设置有自由移动的圆柱体，所述变形面板端部与对应的圆柱体连接，且所述变形面板的厚度小于圆柱体的直径，所述u型缺口的开口处设置有限位条，所述变形面板表面安装有应变传感器；在圆柱体的作用下，使变形面板在发生形变的过程中，边缘处能够稳定的移动，不至于出现翘边和塌陷，能够提供准确的变形，且限位条的设置，也能够保证变形面板的端部不与u型框架的端部分离，提高本装置的稳定性。

11、进一步地，所述道路层包括从上向下依次堆叠铺设的上面层、下面层、基层、垫层和土基的道路材料，所述道路层的每层道路材料中均铺设有土压力盒和裂缝计；对每层道路材料都进行检测，能够保证数据的准确性，全面的对道路层的沉陷进行全面的分析。

12、一种检测道路沉陷病害的检测方法，其特征在于，检测步骤如下：

13、s1：放置u型框架，在所述u型框架内设置液压系统，所述液压系统上安装变形面板，将变形面板的边缘与u型框架的两端拼接；

14、s2：在变形面板上铺设需要检测的道路层，并在道路层的内部铺设土压力盒和对应u型框架端部的位置处铺设裂缝计，同时在道路层的顶部铺设激光测距装置；

15、s3：控制液压系统使变形面板发生形变，致使道路层同时发生相应的沉陷，收集土压力盒检测到的道路层内部应力变化的数据，收集裂缝计检测到的道路层裂缝大小的数据，收集激光测距装置检测到道路层外部沉陷大小的数据；

16、s4：对s3中的各个数据进行整合和优化并形成最终数据；

17、s5：查看最终数据，对道路层的沉陷进行分析。

18、本发明具有如下有益效果：

19、一、本发明利用液压千斤顶带动变形面板发生形变，从而使道路层发生对应的沉陷，可以模拟出多种道路的沉陷病害，有利于进行多方面的研究，提升研究效果；

20、二、同时液压千斤顶复位时，能够使本装置恢复初始状态，可以对不同的道路进行多次反复的试验，避免了重复开挖，减少了资源的浪费，节约了人力和财力；

21、三、利用各种感应元件，能够对道路层的沉陷进行数值化的分析，有利于了解道路层发生沉陷时的情况，高效全面的进行模拟试验；

22、四、各个部件之间通过可拆卸连接，能够方便安装和拆卸，提高布置场地的工作效率，同时针对部分零件的更换也更加方便。

技术特征：

1.一种模拟道路沉陷病害的装置，其特征在于：包括u型框架(10)，及设置在u型框架(10)内的液压系统，所述液压系统上设置有变形面板(20)，所述变形面板(20)边缘搭设在u型框架(10)的两端，所述液压系统用于带动变形面板(20)发生指定方式的形变，所述变形面板(20)顶面铺设有道路层，所述道路层内铺设有数个裂缝计(21)和数个土压力盒(22)，分别用于测量所述道路层的裂缝大小和道路层的应力大小。

2.根据权利要求1所述的一种模拟道路沉陷病害的装置，其特征在于，所述道路层上对应变形面板(20)的位置处安装有支架(30)，所述支架(30)上安装有均布的激光发射器(31)，所述道路层对应激光发射器(31)的位置处安装有激光接受器(32)。

3.根据权利要求2所述的一种模拟道路沉陷病害的装置，其特征在于，所述支架(30)上设置有伸缩杆(33)，所述伸缩杆(33)上安装加压板(34)。

4.根据权利要求1所述的一种模拟道路沉陷病害的装置，其特征在于，所述u型框架(10)内部侧面与底面之间设置有数个支撑杆(11)，所述支撑杆(11)端部与u型框架(10)之间通过螺栓可拆卸连接，所述支撑杆(11)内安装有应力传感器(12)。

5.根据权利要求1所述的一种模拟道路沉陷病害的装置，其特征在于，所述道路层铺设面积超过变形面板(20)的顶面面积，所述裂缝计(21)铺设于u型框架(1)的两端处。

6.根据权利要求1所述的一种模拟道路沉陷病害的装置，其特征在于，所述液压系统包括与变形面板(20)连接的液压千斤顶(40)和用于控制液压千斤顶(40)伸缩的控制台(41)，所述u型框架(10)内部设置有均布的数个液压千斤顶(40)。

7.根据权利要求6所述的一种模拟道路沉陷病害的装置，其特征在于，所述液压千斤顶(40)与控制台(41)之间通过连接管道(42)连接，所述变形面板(20)对应液压千斤顶(40)的位置处设置有钢板(43)，所述液压千斤顶(40)与钢板(43)之间通过螺栓可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的一种模拟道路沉陷病害的装置，其特征在于，所述u型框架(10)顶部内侧面对应变形面板(20)的边缘处开设u型缺口(13)，所述u型缺口(13)内设置有自由移动的圆柱体(14)，所述变形面板(20)端部与对应的圆柱体(14)连接，且所述变形面板(20)的厚度小于圆柱体(14)的直径，所述u型缺口(13)的开口处设置有限位条(15)，所述变形面板(20)表面安装有应变传感器(23)。

9.根据权利要求1所述的一种模拟道路沉陷病害的装置，其特征在于，所述道路层包括从上向下依次堆叠铺设的上面层(50)、下面层(51)、基层(52)、垫层(53)和土基(54)的道路材料，所述道路层的每层道路材料中均铺设有土压力盒(22)和裂缝计(21)。

10.一种检测道路沉陷病害的检测方法，其特征在于，检测步骤如下：

技术总结
本发明涉及模拟试验装置领域，尤其涉及一种模拟道路沉陷病害的装置，包括U型框架，及设置在U型框架内的液压系统，所述液压系统上设置有变形面板，所述变形面板边缘搭设在U型框架的两端，所述液压系统用于带动变形面板发生指定方式的形变，所述变形面板顶面铺设有道路层，所述道路层内铺设有数个裂缝计和数个土压力盒，分别用于测量所述道路层的裂缝大小和道路层的应力大小；通过变形面板致使道路层发生沉陷，通过各种传感器测量道路层沉陷的状况，有利于对道路层的沉陷进行研究，可以进行重复的试验，节约了成本。

技术研发人员：臧全胜,刘小锋,钟燕辉,张蓓,李晓龙,刘俊,牛永定,许胜捷
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19