本發(fā)明涉及巖土工程，具體涉及一種透明土振動臺樁承式加筋路堤工作性狀模擬方法。
背景技術(shù)：
1、目前國家基礎(chǔ)建設(shè)高速發(fā)展，高速公路、高速鐵路等設(shè)施正在大力建設(shè)之中。在路基建設(shè)過程中，為了解決沉降問題，樁承式加筋路堤作為控制軟基沉降的有效手段，得到了廣泛應(yīng)用。國內(nèi)外學(xué)者采用模型試驗、理論分析和數(shù)值模擬對樁承式加筋路堤的路堤承載以及變形特征問題展開了研究。
2、樁承式加筋路堤是一種通過樁基承載上部結(jié)構(gòu)荷載、增強路基穩(wěn)定性的道路工程結(jié)構(gòu)。樁承式加筋路堤的工作性狀會受到多種外界因素的影響，主要以降雨、地震和列車荷載為主；這些外界作用因素的耦合作用或者相互作用對路堤本體、樁身以及樁周土體均有不同程度的工作形狀改變。在降雨時，雨水滲透可能導(dǎo)致孔隙水壓力上升，影響土壤強度及樁承載力；在地震情況下，樁基需抵御動態(tài)荷載引發(fā)的震動和變形，加筋材料則有助于維持結(jié)構(gòu)形狀；同時，列車荷載帶來靜態(tài)和動態(tài)應(yīng)力，需要樁基和加筋層共同分擔荷載，確保路堤的整體穩(wěn)定性和耐用性。
3、近年來，極端氣候頻發(fā)、地震作用和列車循環(huán)荷載等多種誘因作用下，影響樁承式加筋路堤的工作性狀，導(dǎo)致樁承式加筋路堤安全運營的問題日漸突出；同時，樁承式加筋路堤的工作病害具有隱蔽性，難以察覺其服役狀態(tài)。此時亟需通過一種可視化的手段對樁承式加筋路堤的工作性狀進行研究，而透明土振動臺便是一種可行性較高的手段。透明土是一種具有可視化優(yōu)勢的新型土壤材料，通過模擬真實土體的物理特性，同時具有良好的透明度，使研究人員能夠直觀地觀察和分析土體內(nèi)部變化。它可以在實驗室條件下進行與真實土壤相似的實驗，提供清晰的可視化效果。此外，透明土還可以用于大型土木工程模型和地質(zhì)災(zāi)害模擬，便于教育宣傳和公眾理解，從而提升巖土工程領(lǐng)域的研究和應(yīng)用效率。
4、針對樁承式加筋路堤的工作性狀內(nèi)部可視化問題，透明土振動臺及相關(guān)因素模擬具有便捷性、真實性、低成本性等優(yōu)勢，可快速獲得樁承式加筋路堤的工作性狀全時段監(jiān)測。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種透明土振動臺樁承式加筋路堤工作性狀模擬方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題。
2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：
3、一種透明土振動臺樁承式加筋路堤工作性狀模擬方法，包括以下步驟：
4、s1、調(diào)整并固定坡面模擬器：調(diào)整升降器及坡面固定器，根據(jù)模擬路堤下部地形坡度要求將地形坡面固定于坡面安裝面板，并固定模擬器底板至透明模型箱的底面，在透明模型箱內(nèi)由下向上填筑透明地基、模擬樁基和透明加筋路堤；
5、s2、實現(xiàn)土體材料透明化：調(diào)整溫度、混合液體比例，使透明土材料達到相同折射率，逐層填筑透明土材料并抽取透明模型箱內(nèi)的空氣，填筑透明地基，放置模擬樁基并保持垂直；
6、s3、填筑透明加筋路堤：采用透明土黏聚材料填筑透明加筋路堤，并按模擬要求間隔鋪設(shè)模擬加筋材料，鋪設(shè)完成后在透明加筋路堤上部放置軌道板；
7、s4、安裝并固定觀測設(shè)備：將透明模型箱固定于振動臺，根據(jù)觀察截面固定激光發(fā)射器以及高清攝像機，確保高清攝像機與激光發(fā)射器形成90度直角，以實現(xiàn)透明樁承式加筋路堤工作性狀的可視化捕捉；
8、s5、模擬降雨、地震及列車荷載：向降雨模擬裝置的水箱中加入與透明地基材料折射率相同的混合液體，通過抽水管道中的流量計控制降雨強度和降雨時間，通過振動臺施加地震波，通過作動器施加列車行駛過程中的荷載作用，以模擬不同環(huán)境條件下的工作性狀。
9、優(yōu)選的，在步驟s2中，透明地基的填筑過程中，還包括在透明地基中間隔分布染色透明土材料的步驟，以便于通過高清攝像機捕捉位移場變化。
10、優(yōu)選的，在步驟s4中，還包括根據(jù)觀察需求調(diào)整激光發(fā)射器和高清攝像機位置的步驟，以確保能夠準確捕捉透明地基、模擬樁基和透明加筋路堤的位移場全時段變化。
11、優(yōu)選的，在步驟s5中，降雨模擬還包括通過霧化可調(diào)節(jié)降雨噴頭調(diào)整雨滴顆粒大小及降雨范圍的步驟，以實現(xiàn)更精確的降雨模擬。
12、優(yōu)選的，在步驟s5中，地震模擬還包括通過振動臺臺面施加振動幅度、頻率以及方向以還原地震作用的步驟，以實現(xiàn)更真實的地震模擬。
13、優(yōu)選的，在步驟s5中，列車荷載模擬還包括通過作動器施加動力作用的強度和頻率以模擬列車重量和行駛速度的步驟，以實現(xiàn)更準確的列車荷載模擬。
14、優(yōu)選的，在步驟s5中，降雨模擬、地震模擬和列車荷載模擬包括根據(jù)模擬目的完成耦合作用和先后作用的步驟，以模擬不同環(huán)境條件對樁承式加筋路堤工作性狀的影響。
15、本發(fā)明具有以下有益效果：
16、該方案通過使用透明土，能夠直觀地觀察樁承式加筋路堤在降雨、地震、列車荷載等多種復(fù)雜條件下的內(nèi)部工作形狀。這種可視化特性極大地擴展了研究內(nèi)容，使得研究人員能夠更深入地理解路堤在不同條件下的響應(yīng)機制和變形行為。
17、該方案允許根據(jù)實際模擬條件靈活調(diào)整坡面角度、坡面性狀、樁體位置以及加筋路堤的性狀。這種高度的可控性確保了模擬結(jié)果的準確性和可靠性，有助于還原真實場景下的路堤工作性狀，為工程設(shè)計和施工提供有力支持。
18、該方案所采用的儀器操作簡便，易于上手，降低了實驗操作的難度和復(fù)雜度。同時，由于其實現(xiàn)度高，具有廣泛普及的應(yīng)用前景，可以在多個領(lǐng)域和場景中得到應(yīng)用和推廣，如土木工程、交通工程、地震工程等。
19、通過該方案，研究人員能夠在實驗室條件下模擬復(fù)雜的實際工程場景，為工程設(shè)計和施工提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。這有助于減少工程實踐中的不確定性和風險，提高工程質(zhì)量和安全性。同時，該方案還具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益，能夠推動相關(guān)領(lǐng)域的科技進步和發(fā)展。
1.一種透明土振動臺樁承式加筋路堤工作性狀模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明土振動臺樁承式加筋路堤工作性狀模擬方法，其特征在于，在步驟s2中，透明地基(2)的填筑過程中，還包括在透明地基(2)中間隔分布染色透明土材料(201)的步驟，以便于通過高清攝像機(10)捕捉位移場變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明土振動臺樁承式加筋路堤工作性狀模擬方法，其特征在于，在步驟s4中，還包括根據(jù)觀察需求調(diào)整激光發(fā)射器(9)和高清攝像機(10)位置的步驟，以確保能夠準確捕捉透明地基(2)、模擬樁基(4)和透明加筋路堤(1)的位移場全時段變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明土振動臺樁承式加筋路堤工作性狀模擬方法，其特征在于，在步驟s5中，降雨模擬還包括通過霧化可調(diào)節(jié)降雨噴頭(603)調(diào)整雨滴顆粒大小及降雨范圍的步驟，以實現(xiàn)更精確的降雨模擬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明土振動臺樁承式加筋路堤工作性狀模擬方法，其特征在于，在步驟s5中，地震模擬還包括通過振動臺(7)臺面施加振動幅度、頻率以及方向以還原地震作用的步驟，以實現(xiàn)更真實的地震模擬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明土振動臺樁承式加筋路堤工作性狀模擬方法，其特征在于，在步驟s5中，列車荷載模擬還包括通過作動器(8)施加動力作用的強度和頻率以模擬列車重量和行駛速度的步驟，以實現(xiàn)更準確的列車荷載模擬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明土振動臺樁承式加筋路堤工作性狀模擬方法，其特征在于，在步驟s5中，降雨模擬、地震模擬和列車荷載模擬包括根據(jù)模擬目的完成耦合作用和先后作用的步驟，以模擬不同環(huán)境條件對樁承式加筋路堤工作性狀的影響。