一种模拟道路地下病害体的试验装置

技术领域

本发明涉及地下病害体模拟技术领域，特别是涉及一种模拟道路地下病害体的试验装置。

背景技术

地下病害体是指存在于地面以下的空洞、脱空、疏松体、富水体等威胁城市安全的不良地质体。脱空是指地面硬壳层与地基土之间发育的具有一定规模的洞体；空洞是指地下土体中自然发育或人工形成的具有一定规模的洞体；疏松体是指密实度明显低于周边土体的不良地质体；富水体是指含水量明显高于周边土体的不良地质体。

各病害体具体特征如下：脱空位于地面硬壳层与地基土之间，埋置深度浅。空洞位于地基土中，规模大小不一，其上下界面一般均不平整，对上部土体或结构具有失稳风险。疏松体相对周边土体，具有结构不均匀、松散、密实度低、强度低、高压缩性等特点；强度随疏松体的松散程度增大而降低；疏松体范围逐渐扩大到一定程度，其自身承载力降低，内部土体发生坍塌，疏松体上部发展为空洞，在路基与基层之间、基层和面层之间会出现脱空。富水体相对周边土体均匀性较差、含水量高、呈流塑状态、灵敏度较高，强度很低、孔隙比较大、压缩性高等特点；富水体区域因局部水力作用，土体结构弱化，强度降低，工程性质变差，危及周边工程安全，其上部发展为空洞。

探地雷达作为近年来在城市道路应用比较成熟的一项新技术，具有效率高、抗干扰、精度高、现场作业方便等特点。国内外的工程实践表明，探地雷达已成为道路下方隐伏病害普查探测首选的技术手段，适用于空洞、结构层脱空、土体疏松、富水等各类道路塌陷隐患检测。

探地雷达是采用电磁波检测地下介质分布情况，以确定其内部结构形态的电磁探测技术。其工作原理为：探地雷达发射机通过发射天线向地下发射电磁波，在介质不连续处将产生回波，接收天线接收到这些回波信号，送到接收机进行采样，采样后的数据进行各种处理并显示。当电磁波在介质中传播时，波的传播特性会随所通过介质的电参数特性差异和几何形状不同而变化。通过发射高频宽带电磁波，接收天线接收来自地下的回波(这里回波可能是地下介质界面的反射波、地下异常体的散射波、或者是经过某一路径到达接收天线的透射波)，根据所接收回波的双程走时、幅度变化、频率差和相位差等信息，进行处理分析，提取目标物性和几何信息并成像，推断地下介质的结构形态或物性变化等。

为了确定检验机构检测应用探地雷达检测地下病害体的能力水平和检测数据的可靠性，就需要通过开展比对试验来判断检验机构的技术水平。所谓比对试验是指按照预先规定的条件由多个试验室对相同被测物品(被称作“能力验证物品”)进行检测的组织、实施和评价。比对试验是试验室能力验证的一种形式,它能够评价试验检测机构是否具有胜任所从事试验检测工作能力、所出具数据是否具有可靠性和有效性,也是计量认证机构和管理机构判定实验室能力的技术手段之一。

探地雷达的检测对象是地下病害体，其具有一定的隐蔽性。目前，由于没有合适的能力验证物品，探地雷达检测地下病害体的比对试验在国内没有进行有效的开展，因此，如何能创设一种新的模拟道路地下病害体的试验装置，实属当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种模拟道路地下病害体的试验装置，使其能够同时模拟脱空、空洞、疏松体和富水体其中一种或多种地下病害体，并在封闭环境下进行模拟，能够对检测机构的技术水平进行对比验证，从而克服现有的地下病害体模拟装置的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种模拟道路地下病害体的试验装置，其特征在于，包括模拟箱、气囊和气泵，所述模拟箱为空心箱体，模拟箱上分别设置有进水口和排水口，并能够控制注水或排水的流量，数个气囊置于模拟箱内，模拟箱内气囊之外的空间填满机制砂，所述气泵与气囊连通，用于使气囊充气或放气。

作为本发明的一种改进，所述气囊的数量为两个，分别为第一气囊和第二气囊，所述第一气囊的体积大于第二气囊。

进一步地，所述第一气囊与第二气囊分别与单独的气泵连通，独立控制充气或放气。

进一步地，所述第一气囊位于模拟箱的中部，第二气囊位于第一气囊正下方。

进一步地，所述模拟箱设置有盖板，以封闭模拟箱。

进一步地，所述进水口和排水口分别设置在模拟箱的左右两侧壁上。

进一步地，所述进水口的高度高于排水口的高度。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

1、在封闭的环境下，模拟地下病害体，对检测机构的技术水平具有比对验证的作用。

2、能够同时模拟脱空、空洞、疏松体和富水体其中一种或多种地下病害体，使验证结果更加准确。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明提供的一种模拟道路地下病害体的试验装置的结构示意图。

附图标记说明：1-第一气囊；2-第二气囊；3-气泵；4-模拟箱；5-盖板；6-进水口；7-排水口。

具体实施方式

请参阅图1，本发明提供一种模拟道路地下病害体的试验装置，包括气囊、气泵3、模拟箱4和盖板5。

所述模拟箱4为内有容置空间的空心箱体，模拟箱4的上端开口由盖板5封闭，在模拟箱4的左侧壁上设置有排水口7，右侧壁上设置有进水口6，通过进水口6和排水口7能够向模拟箱4内注水或者向外排水，并且注水和排水的流量能够调节。

优选的，所述进水口6的高度高于排水口7的高度。

所述气囊设置在模拟箱4的内部，在本实施例中，气囊的数量为两个，分别为第一气囊1和第二气囊2，第一气囊1和第二气囊2分别各自与独立的气泵3连通，能够独立控制充气或放气。第一气囊1位于模拟箱4的中部，第二气囊2位于第一气囊1的正下方。

模拟箱4内，第一气囊1和第二气囊2之外的空间填充满机制砂。

本发明在使用时，通过调节进水口6和排水口7的流量以及开关状态，可以模拟富水体；第一气囊2和第二气囊2充满气可以模拟空洞；第二气囊2放气可以在第一气囊1和第二气囊2之间的区域模拟疏松体；第一气囊1放气可以在盖板5的下方模拟脱空。不同检测单位的探地雷达按照事先制定的比对试验方法依次对四种模拟地下病害体进行检测，经统计分析后出具比对试验结果。盖板5起到封闭模拟箱4的作用，使模拟和试验均在遮蔽的状态下进行，起到对检测机构技术水平的验证效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。