一種真空作用下軟基加固實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軟基處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種真空作用下軟基加固實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)沿江、沿河、沿湖及沿海地區(qū)廣泛分布有軟土地基，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅猛增長(zhǎng)及城市的擴(kuò)大化，工業(yè)與民用建筑工程、交通工程都不可避免的與這些軟土地基發(fā)生越來(lái)越密切的交集。為保證工程施工質(zhì)量及營(yíng)用安全，軟基加固不可或缺，而真空預(yù)壓法是一種行之有效的軟基處理方法，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用上取得了較大成功，但是真空作用下軟土固結(jié)機(jī)理還存在爭(zhēng)議，嚴(yán)重制約著真空作用下軟基固結(jié)處理方式的推廣。
[0003]為了研宄真空作用下軟基固結(jié)機(jī)理，對(duì)軟基處理方法進(jìn)行系統(tǒng)的理論研宄與實(shí)驗(yàn)研宄成為必不可少的研宄手段，現(xiàn)今很多學(xué)者提出了不少真空作用下軟土固結(jié)機(jī)理，但現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置在室內(nèi)試驗(yàn)，不能精確有效模擬實(shí)際工程中水文地質(zhì)條件，使大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)的側(cè)重點(diǎn)均為真空作用下軟土某項(xiàng)或者幾項(xiàng)參數(shù)的變化規(guī)律及最終效果，不足以支撐真空作用下軟基固結(jié)機(jī)理的理論研宄，因此眾多的理論研宄成果都因沒(méi)有科學(xué)有效的實(shí)驗(yàn)裝置而不能得到科學(xué)驗(yàn)證，影響對(duì)真空作用下軟基固結(jié)的研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠精確模擬實(shí)際工程中水文地質(zhì)條件，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的真空作用下軟基加固實(shí)驗(yàn)裝置，獲得實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)土體的各項(xiàng)精確的參數(shù)，以解決現(xiàn)有真空作用下軟基固結(jié)機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置，不足以支撐真空作用下軟基固結(jié)機(jī)理的理論研宄問(wèn)題。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種真空作用下軟基加固實(shí)驗(yàn)裝置，包括:
[0008]箱體，所述箱體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)隔板，所述兩個(gè)隔板將箱體分隔兩個(gè)盛水腔和一個(gè)用于容納實(shí)驗(yàn)土體的容納腔，所述兩個(gè)盛水腔分別位于所述容納腔的相對(duì)兩側(cè)，其中，所述隔板上設(shè)有多個(gè)滲水孔，所述盛水腔與所述容納腔通過(guò)滲水孔連通；
[0009]真空排水系統(tǒng)，包括豎向排水件、水平排水件、密封膜、水氣分離瓶和真空泵，在容納腔內(nèi)所述實(shí)驗(yàn)土體的上方鋪設(shè)有砂層，所述密封膜鋪設(shè)于所述砂層上，用于將砂層、實(shí)驗(yàn)土體與空氣隔開(kāi)，所述豎向排水件豎直插設(shè)于所述實(shí)驗(yàn)土體中，所述水平排水件設(shè)置于鋪設(shè)在所述砂層中，且所述水平排水件通過(guò)連接管與所述真空泵連接，所述水氣分離瓶設(shè)置于所述連接管上，其中，所述豎向排水件和水平排水件上分別設(shè)有多個(gè)濾水孔；
[0010]測(cè)試系統(tǒng)，包括第一孔隙水壓力計(jì)、第二孔隙水壓力計(jì)、第三孔隙水壓力計(jì)、第一真空表、第二真空表、第三真空表和數(shù)據(jù)采集儀，所述第一真空表插設(shè)于所述砂層中，所述第二真空表插設(shè)于所述實(shí)驗(yàn)土體中，所述第三真空表設(shè)置于所述水氣分離瓶上，所述第一孔隙水壓力計(jì)、第二孔隙水壓力計(jì)和第三孔隙水壓力計(jì)分別位于所述實(shí)驗(yàn)土體的底部、中部和頂部，且所述第一孔隙水壓力計(jì)、第二孔隙水壓力計(jì)、第三孔隙水壓力計(jì)與所述數(shù)據(jù)采集儀連接。
[0011]優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)土體中沿其水平方向還埋設(shè)有用于體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)土體水平方向各點(diǎn)沉降變形狀況的變形纖維。
[0012]優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)土體中沿其豎直方向共埋設(shè)有三層變形纖維。
[0013]優(yōu)選地，所述隔板、豎向排水件和水平排水件外均包覆有土工布。
[0014]優(yōu)選地，所述容納腔和盛水腔的內(nèi)壁上設(shè)有刻度。
[0015]優(yōu)選地，所述豎向排水件為九根均勻分布在所述實(shí)驗(yàn)土體中的排水管，所述水平排水件為水平鋪設(shè)于所述砂層中的“日”字型排水管。
[0016]優(yōu)選地，在所述水氣分離瓶和真空泵之間的連接管上設(shè)有控制閥。
[0017]優(yōu)選地，所述容納腔的一個(gè)側(cè)壁可拆卸的連接于容納腔的底板和兩個(gè)隔板上。
[0018]優(yōu)選地，在所述盛水腔內(nèi)緊貼所述隔板還設(shè)有可上下滑動(dòng)的擋板，用于控制容納腔與盛水腔的連通狀態(tài)。
[0019]本發(fā)明還提供了一種真空作用下軟基加固實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0020]S1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛯?shí)際工程原型符合相似理論的原則及實(shí)際工程中軟基土體尺寸和地下水位高度，確定實(shí)驗(yàn)土體尺寸和盛水腔內(nèi)水位高度；
[0021]S2、將容納腔與盛水腔之間的隔板上覆蓋土工布，并將包覆土工布的豎直排水件插入到容納腔內(nèi)，然后將實(shí)際工程中采集的實(shí)驗(yàn)土體裝填到容納腔內(nèi)，裝填過(guò)程中依次在實(shí)驗(yàn)土體的底部、中部和頂部安裝第一孔隙水壓力計(jì)、第二孔隙水壓力計(jì)和第三孔隙水壓力計(jì)，在實(shí)驗(yàn)土體中插設(shè)第二真空表，并將第一孔隙水壓力計(jì)、第二孔隙水壓力計(jì)、第三孔隙水壓力計(jì)與數(shù)據(jù)采集儀連接，然后在實(shí)驗(yàn)土體上再鋪設(shè)砂層，并將包覆有土工布的水平排水件埋設(shè)在砂層中，第一真空表插設(shè)于砂層中；
[0022]S3、在砂層上沿容納腔內(nèi)壁挖設(shè)密封槽，將密封膜覆蓋砂層，密封膜的四周嵌入到密封槽中，用粘土填滿密封槽并夯實(shí)，然后將水平排水件通過(guò)連接管與水氣分離瓶和真空泵連接，并在水氣分離瓶上安裝第三真空表；
[0023]S4、將兩側(cè)的盛水腔注入水，達(dá)到SI中確定的水位高度；
[0024]S5、開(kāi)啟真空泵，在實(shí)驗(yàn)初始階段每隔五分鐘讀取一次真空表數(shù)據(jù)、孔隙水壓力數(shù)據(jù)、水位數(shù)據(jù)、土體表面變形數(shù)據(jù)，做好記錄；當(dāng)水氣分離瓶壓力達(dá)到90kPa以上時(shí)停泵并關(guān)閉水氣分離瓶和真空泵之間的控制閥，當(dāng)水氣分離瓶壓力低于SOkPa時(shí)再開(kāi)泵加壓，實(shí)驗(yàn)中期階段和后期階段，讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔視實(shí)驗(yàn)土體的沉降變形及孔壓變化而定；
[0025]S6、待實(shí)驗(yàn)土體的沉降速率小于lmm/h時(shí)試驗(yàn)結(jié)束，整理數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
[0026](三)有益效果
[0027]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提供的真空作用下軟基處理實(shí)驗(yàn)裝置包括箱體、真空排水系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)，所述箱體內(nèi)設(shè)有兩個(gè)隔板，所述兩個(gè)隔板將箱體分隔兩個(gè)盛水腔和一個(gè)用于容納實(shí)驗(yàn)土體的容納腔，所述兩個(gè)盛水腔分別位于所述容納腔的相對(duì)兩側(cè)，其中，所述隔板上設(shè)有多個(gè)滲水孔，所述盛水腔與所述容納腔通過(guò)滲水孔連通，用于精確有效模擬實(shí)際工程中水文地質(zhì)條件，真空排水系統(tǒng)排出實(shí)驗(yàn)土體中的水分并使實(shí)驗(yàn)土體固結(jié)，測(cè)試系統(tǒng)收集用于研宄的實(shí)驗(yàn)中的各種數(shù)據(jù)，為理論研宄提供科學(xué)數(shù)據(jù)，促進(jìn)對(duì)真空作用下軟基固結(jié)處理方式深入研宄。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明實(shí)施例真空作用下軟基加固實(shí)驗(yàn)裝置使用時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實(shí)施例真空作用下軟基加固實(shí)驗(yàn)裝置的箱體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明實(shí)施例真空作用下軟基加固實(shí)驗(yàn)裝置的水平排水件示意圖。
[0031]圖中:1:箱體；11:容納腔；12:盛水腔；2:真空排水系統(tǒng)；21:豎向排水件；22:水平排水件；23:水氣分離瓶；24:連接管；25:真空泵；26:密封膜；3:測(cè)試系統(tǒng)；31:數(shù)據(jù)采集儀；32:第一真空表；33:第二真空表；34:第三真空表；35:第一孔隙水壓力計(jì)；36:第二孔隙水壓力計(jì)；37:第三孔隙水壓力計(jì)；4:實(shí)驗(yàn)土體；5:砂層；6:粘土 ；7:變形纖維；8:水。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的真空作用下軟基加固實(shí)驗(yàn)裝置，包括箱體1、真空排水系統(tǒng)2和測(cè)試系統(tǒng)3，該箱體I內(nèi)設(shè)有兩個(gè)隔板13，兩個(gè)隔板13將箱體I分隔兩個(gè)盛水腔12和一個(gè)用于容納實(shí)驗(yàn)土體4的容納腔11，兩個(gè)盛水腔12分別位于容納腔11的相對(duì)兩側(cè)，其中，隔板13上設(shè)有多個(gè)滲水孔(圖中未示出)，盛水腔12與容納腔11通過(guò)滲水孔連通，用于將盛水腔12內(nèi)的水8滲入到容納腔11內(nèi)實(shí)驗(yàn)土體4中。
[0034]真空排水系統(tǒng)2包括豎向排水件21、水平排水件22、密封膜26、水氣分離瓶23和真空泵25