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专利号: 2018106535910
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种模拟压实黄土渗流及工后沉降的装置,其特征在于,包括反力系统、试样筒(1)、供水系统和数据监测系统,其中,反力系统包括反力底梁(2)和反力顶梁(3),反力底梁(2)和反力顶梁(3)之间竖直设置有多个反力柱(4),相邻的两个反力柱(4)之间设置有用于盛放土样的试样筒(1),进行测量模拟试验时,试样筒(1)中的土样上端设置有透水加压板(7),透水加压板(7)上端面设置有伺服千斤顶(6),伺服千斤顶(6)的上端面与反力顶梁(3)的下端面相接;

其中一个试样筒(1)的底部与底部供水系统连通,其余试样筒(1)的顶部与顶部供水系统连通,与不同试样筒(1)连通的顶部供水系统相互独立;

数据监测系统包括用于测量土样位移的位移传感器(15)、测量土样含水量的水分计(16)、用于测量土样水势的水势计(17)和用于测量土样压力的压力盒(18),位移传感器(15)的针头下端面和加压板(7)的上端面相接。

2.根据权利要求1所述的一种模拟压实黄土渗流及工后沉降的装置,其特征在于,试验时,土样内每隔0.5m-0.7m交替埋设水势传感器(17)和土压力盒(18),每隔0.5m-0.7m间隔埋设水分计(16)。

3.根据权利要求1所述的一种模拟压实黄土渗流及工后沉降的装置,其特征在于,试样筒(1)内壁每隔0.5m-0.7m设置有荧光染色土(19)。

4.根据权利要求1所述的一种模拟压实黄土渗流及工后沉降的装置,其特征在于,每个试样筒(1)均由若干个透明有机玻璃样筒依次相接而成,样筒的筒壁两侧均匀设置有数据线引出孔。

5.根据权利要求1所述的一种模拟压实黄土渗流及工后沉降的装置,其特征在于,顶部供水系统包括顶部供水管(13),顶部供水管(13)分流两个支管,加压板(7)上两端设置有通孔,两个支管下端分别与加压板(7)上的两个通孔连通。

6.根据权利要求1所述的一种模拟压实黄土渗流及工后沉降的装置,其特征在于,每个土柱顶部两端设置两个位移传感器(15)。

7.根据权利要求1所述的一种模拟压实黄土渗流及工后沉降的装置,其特征在于,反力柱(4)上每间隔0.5m~1m设置有一个固定孔(5)。

8.一种联合测定非饱和压实黄土渗透及工后沉降的方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,计算试验土柱所需散土:制样前,测量散土的天然含水率w,并计算试验设计干密度ρ下单次制备设计高度的土样所需的散土质量m;

步骤2,制备土样及埋置传感器:在反力柱(4)之间分别安装N个底层样筒,N≥3,向每个样筒内加入质量为m的散土,通过伺服千斤顶(6)施加反力静压,直至土样达到设计高度;当土样装满或即将装满底层有机玻璃样筒(1)时,在其上部对接另一个样筒;调高反力顶梁及相应的加载系统,重复上述过程,直至土样达到设计高度;土样制备过程中,在土样中埋设水分计(16)、水势计(17)、压力盒(18)和荧光染色土(19);

步骤3,加载固结:各个土样分别固结,每隔0.5h记录位移传感器(15)的读数,并记录土压力盒(18)的读数与荧光染色土(19)的位置,通过测量荧光染色土(19)向下的移动量,测得分层沉降量,当位移传感器(15)读数变化小于0.05mm/h时固结完成;

步骤4,渗流及湿陷:保持伺服千斤顶(6)所施加的载荷大小不变,使底部供水系统中的水从土柱底部向上渗流;顶部供水系统中的水从其余土柱顶部向下渗流,调节单位时间的加水量,在渗流过程中,每隔设定时间记录每个土柱上部位移传感器(15)、水分计(16)、水势计(17)和土压力盒(18)的读数,同时记录荧光染色土(19)的位置,当位移传感器(15)读数变化小于0.05mm/h湿陷完成;

步骤5,数据处理:根据瞬态剖面法,读取不同时刻所有水分计(16)和水势计(17)的数据,获得两组同一时刻含水率和基质吸力沿土柱高度的分布曲线,根据获得的含水率和基质吸力沿土柱高度的分布曲线同时求得土样的非饱和渗透性曲线和土水特征曲线;

根据步骤3中位移计(15)的读数,求土样的固结系数;

根据步骤4中位移计(15)的读数,求得土样浸水后的湿陷系数。

9.根据权利要求8所述的一种联合测定非饱和压实黄土渗透及工后沉降的方法,其特征在于,按三种影响因素进行正交试验,模拟分析单因素对压实黄土渗流及工后沉降的影响,三种影响因素为不同压实度、不同给水条件和不同载荷大小。

10.根据权利要求8所述的一种联合测定非饱和压实黄土渗透及工后沉降的方法,其特征在于,根据不同压力下土样固结压力和孔隙比变化可求得土的压缩系数, 式中,Δe为加载前后土体孔隙比的变化量,Δσ为所加荷载的大小,负值表示孔隙比e随压应力的增加而减小。