一. 设备介绍：

工况模拟装置包括：支撑单元，用于支撑加筋土工结构，支撑单元包括框架、底板以及侧板；竖向加载单元，用于对加筋土工结构施加竖向的动荷载，竖向加载单元包括加载板以及驱动加载板竖向运动的驱动机构；横向约束单元，用于对加筋土工结构施加横向的约束，横向约束单元包括约束板以及对约束板进行支撑的支撑机构；约束板与底板和侧板围成填筑加筋土工结构的箱体；干湿循环控制单元，用于控制加筋土工结构的含水量，干湿循环控制单元包括水循环机构以及烘干机构。利用该装置可解决现有技术中的室内大型动三轴试验难以模拟多场耦合及实际边界条件的技术问题，为加筋土结构性能测试提供可靠的室内模拟试验条件。

图1 对加筋土工结构施加多场耦合作用的工况模拟装置

二. 主要技术参数：

1. 温度范围：-40℃~100℃

2. 侧向最大载荷：42kPa

3. 试验空间高度：1000mm

4. 试验空间宽度：1000mm

5. 侧板最大移动距离：50mm

三. 试验操作过程

1.安装约束板，安装固定单元。使固定棒依次穿过第三通孔和盲孔即可。

2.填筑加筋土工结构并安装压力监测单元和状态监测单元。加筋土工结构优选采用分层填筑，填筑一层则压实振捣一层；确保填筑层的压实系数K、地基系数K₃₀和动态变形模量E_vd满足要求后再布设该深度处的压力监测单元和状态监测单元。

3.安装驱动机构和支撑机构。在安装支撑机构时需要根据所需围压大小调整千斤的水平位置，具体为：首先确定围压大小，围压的计算公式为：

式中，为土体重度，为加筋土工结构物的深度，g(x)为实测加筋土工结构的顶面所受静应力，K₀约为0.3～0.4。

然后根据围压推导出千斤顶的初始长度；将千斤顶调节至略小于初始长度；然后安装千斤顶和调节结构，使千斤顶的端部顶住调节结构的第一连接部；增加千斤顶长度至初始长度，即可使围压施加于加筋土工结构上。

4.确定动荷载的激振力和频率。根据加筋土工结构实际应用中所处线路运营的列车轴重、轴距和列车时速计算动荷载的激振力和频率。激振力的计算公式为：

频率的计算公式为：

式中，为轴重；为轴距；为列车时速；α为经验参数，对时速为200～250km/h的高速铁路，α=0.004，对时速为300～350km/h高速铁路，α=0.003。

5.获取加筋土工结构在以下任意几种模拟工况下由测量装置采集的数据。

模拟工况一：在干湿循环控制单元未运行过的情况下（初始状态下）运行驱动机构；由此，可以模拟初始状态的加筋土工结构在动荷载作用下的工作状态。

模拟工况二：运行干湿循环控制单元使加筋土工结构从初始状态转变为水饱和状态；由此，可以模拟加筋土工结构在极端天气下的工作状态。

模拟工况三：在模拟工况二的水饱和状态下运行驱动机构；由此，可以模拟水饱和状态下的加筋土工结构在动荷载作用下的工作状态。

模拟工况四：运行干湿循环控制单元使加筋土工结构从水饱和状态转变为干燥状态；由此，可以模拟降雨过后加筋土工结构含水率自然下降直至干燥状态下的工作状态。

模拟工况五：在模拟工况四的干燥状态下运行驱动机构；由此，可以模拟经历水饱和状态后的加筋土工结构在动荷载作用下的工作状态。

模拟工况六：运行干湿循环控制单元使加筋土工结构在水饱和状态和干燥状态之间循环；由此，可以模拟加筋土工结构在干湿循环过程中的工作状态。

模拟工况七：在模拟工况六中的每个水饱和状态和干燥状态下运行驱动机构；可以模拟复杂多变环境下的加筋土工结构在动荷载作用下的工作状态。

在每个工况的模拟中，固定棒可以取下，也可以不取下。

6.收集过滤物拦截的颗粒物并确定粒径组成，取出加筋土工结构重新筛分，比较实验前后的组份变化。

7.试验结束，关闭模拟装置总电源开关，清理归位仪器。