本发明专利技术涉及强夯加固不同地下水位地基室内模型装置及测试方法，属岩土工程技术领域。模型装置由滑动横杆、滑动块、支架、落锤导向杆、半圆落锤、模型箱、孔隙水压力传感器或土压力盒、透水阻尼材料、数据采集系统和计算机组成。其中包括模型内箱和模型外箱，模型外箱控制水位高度，模型内箱填筑试验土样并埋设孔隙水压力传感器或土压力盒。本发明专利技术提供了强夯法加固不同地下水位地基室内模型试验方法，可以通过观测不同地下水位强夯作用土体内部的变形，监测孔隙水压力的累积和消散变化等数据，有效解决强夯法加固不同地下水位地基的有效加固深度、孔隙水压力增长与消散规律以及施工工艺等诸多问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属岩土工程
，具体涉及强夯加固不同地下水位地基室内模型装置及测试方法。
技术介绍
强夯法加固地基是法国梅那(Menard)技术公司1969年首创的一种地基加固方法，亦称动力固结法。该法具有适用范围广、设备简单、节约材料、工期短、费用低等优点，因而引入我国后也很快在全国各地得到了推广。目前，国内外对强夯法的加固机理、有效加固深度、孔隙水压力的增长与消散规律的等均有研究。其中，对于强夯法加固地基的孔隙水压力增长与消散规律研究还较少，尤其涉及不同地下水位地基的强夯加固，仍处于半理论半经验的设计和施工状态，且国内外未有相关该方面研究的室内模型装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种强夯法加固不同地下水位地基室内模型试验装置及测试方法，实现强夯加固地基的室内试验。尤其涉及不同地下水位的地基加固及测试方法，提供了强夯法有效加固深度、孔隙水压力增长与消散规律以及施工工艺等室内模型研究的新途径。本专利技术的技术方案如下：一种强夯加固不同地下水位地基室内模型装置，包括强夯加固不同地下水位地基室内模型装置本体，所述强夯法加固地基室内模型试验装置底部设置有模型箱，所述模型箱由正面板、底面板和侧面板围成，所述侧面板的横截面为半圆环，所述底面板上还设置有隔板，将模型箱分割为两部分，正面板、底面板和隔板围成的区域为模型内箱，正面板、侧面板、底板和隔板围成的区域为模型外箱，所述隔板的横截面为半圆环，半径小于所述侧面板，隔板上设置有透水口，孔隙水压力传感器或土压力盒埋设于模型内箱土样中；所述侧面板底部与出水管相连。优选的是，所述模型外箱进行水位控制，所述模型内箱进行夯击试验。优选的是，所述模型内箱中，隔板和底面板上布置有透水阻尼材料。优选的是，出水管与模型外箱组成连通的U型管。优选的是，所述正面板为刻有网格线的有机玻璃板。优选的是，所述强夯加固不同地下水位地基室内模型装置由滑动横杆、滑动块、半圆形梁、横梁、固定螺栓、滑轮、支架竖杆、落锤导向杆、半圆落锤、钢丝绳、模型箱、孔隙水压力传感器或土压力盒、透水阻尼材料、数据采集系统和计算机组成；滑动横杆、滑动块、半圆形梁、横梁、滑动螺栓、滑轮、支架竖杆、落锤导向杆、半圆落锤、钢丝绳组成加载系统；支架由半圆形梁、横梁和支架竖杆焊接而成，位于模型箱上部，支架下部通过支架竖杆与模型内箱焊接；滑动横杆通过栓接连接在半圆形梁和横梁之间；滑动块穿过滑动横杆，可沿滑动横杆自由滑动；固定螺栓嵌入滑动块中；滑轮通过螺母分别固定于滑动块和支架竖杆上；钢丝绳穿过滑轮，一端自由垂下，另一端与半圆落锤连接，并能将半圆落锤提升到不同高度；落锤导向杆上部与滑动块栓接，下部悬空；落锤导向杆穿过半圆落锤的两个中心孔；模型箱包括模型外箱和模型内箱，由正面加劲肋、有机玻璃板、侧面板、隔板、底面板和出水管组成；模型内箱中，隔板和底面板上布置有透水阻尼材料，孔隙水压力传感器或土压力盒埋设于模型内箱土样中；出水管与模型外箱连接，刻度线位于有机玻璃板表面。本专利技术还提供了一种强夯法加固不同地下水位地基室内模型试验测试方法，步骤如下：1)在模型内箱中分层填筑试验土样，在试验土样中埋设标记线、孔隙水压力传感器或土压力盒，孔隙水压力传感器或土压力盒通过导线与外部数据采集系统连接；2)在模型外箱中注入一定量的水,并利用出水管调整水位高度，静置至水位恒定；3)对静置完成后的土样进行加载试验，收集超静孔隙水压力、动应力和沉降量。优选的是，步骤1)中，所述土压力盒埋设水位面以上。优选的是，步骤1)中，所述的填筑试验土样操作包括以下步骤：(1)土料筛分：对土料进行筛分，通过1mm筛孔的筛余土留做试验土样；(2)土料夯填：将土样分层填筑于模型内箱，填筑厚度不宜大于10cm，填筑的同时用小型夯锤夯实土样，直到达到现场地基的压实度。优选的是，步骤2)中，所述静置过程中，若模型外箱水位下降则补充注水，直至模型外箱水位恒定。优选的是，步骤3)中，所述的孔隙水压力监测、动应力监测包括以下步骤：(1)初始平衡：试验开始前对传感器进行初始平衡，检查各传感器是否正常，正常后进行试验；(2)试验监测：采用动态监测仪对夯击试验进行动态连续监测，夯击试验完成后继续进行监测，直至孔隙水压力稳定。本专利技术中，透水阻尼材料13布置于隔板21内侧和底面板22上，试验填土填筑在透水阻尼材料13上；透水阻尼材料由两层土工布中间夹细砂组成，厚度为1cm，其主要作用一方面具有透水功能且能阻止模型内箱试验土颗粒流出，另一方面形成粘性边界，减小试验时振动波的反射，减低试验误差。本专利技术中，模型箱11半圆侧面板共2块，侧面板和隔板各1块，其中隔板21留有透水孔，水可以透过该透水孔与模型外箱自由交换，使模型内箱和外箱水位面持平；侧面板20不透水，侧面板20底部外侧与出水管23连接，使出水管23与模型内箱17形成U型管；出水管23末端为橡皮管，通过调整出水管23的高度进而调整模型箱11内整个水位面的高度，并可使试验时水位面固定；底面板22与侧面板焊接。本专利技术中，模型箱11的正面是有机玻璃板19，外表面刻有1cm×1cm的刻度线24，用于控制布设的测点位置以及进行坐标读取的参考基准。本专利技术中，高度调节螺栓25位于支架竖杆7上，用于调整支架竖杆7的高度。本专利技术的工作过程如下：模型内箱17隔板内侧和底面板布设透水阻尼材料13。透水阻尼材料13布设完成后，在模型内箱17中分层填筑试验土样，具体层数由试验需要确定，并在试验土样中埋设带有颜色的塑料彩带作为标记线。填筑试验土样的过程中埋设孔隙水压力传感器或土压力盒12，具体埋设数量根据试验需要确定，水位面以上埋设土压力盒，水位面以下埋设孔隙水压力传感器，孔隙水压力传感器或土压力盒12通过导线与外部数据采集系统14连接，进行数据采集。试验土样填筑完成后，在模型外箱16中注入一定量的水，并根据试验需要，利用出水管23对水位高度进行调整并固定，将注水后的模型箱11静置足够长时间直到模型外箱16中的水位高度不再变化。对静置完成后的土样进行加载试验，加载前将落锤导向杆8穿过半圆落锤9的两个中心小孔，通过滑动块2在滑动横杆1上的移动精确定位预设的夯击点，定位完毕后拧紧固定螺栓5。通过钢丝绳10上下移动半圆落锤9，得到所需要的夯锤落距，然后放开钢丝绳10，让半圆落锤9自由下落夯击土体，并可进行多次夯击。在整个夯击过程中，通过孔隙水压力传感器或土压力盒12监测土体内部的超静孔隙水压力的累积及消散和动应力，通过刻有网格线的有机玻璃板19直接读取沉降量。可以重复以上过程就可进行强夯法加固不同地下水位地基室内模型试验。通过采集系统14采集到的孔隙水压力数据、观测到的水位高度及土体变形，就可以分析强夯法的加固效果，研究分析不同地下水位、不同夯击参数对强夯加固地基的加固深度、孔隙水压力的累积和消散规律及施工工艺等进行系统研究，优化强夯加固的设计和施工。本专利技术的有益效果：1.本专利技术装置的优点在于模型箱由外箱和内箱组成，模型外箱可以控制水位高度，模型内箱用于土体夯击试验，方便进行不同地下水位地基的强夯试验；其次，可以精确控制落锤高度和落锤位置，能提供不同能级的单击强夯能；最后，本专利技术装置可以实时监测强夯作用下孔隙水压力及土体内部变形等相关数据，对强夯加固效果的分析提供了充足本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种强夯法加固不同地下水位地基室内模型试验装置，包括强夯法加固地基室内模型试验装置本体，其特征在于，所述强夯法加固地基室内模型试验装置底部设置有模型箱，所述模型箱由正面板、底面板和侧面板围成，所述侧面板的横截面为半圆环，所述底面板上还设置有隔板，将模型箱分割为两部分，正面板、底面板和隔板围成的区域为模型内箱，正面板、侧面板、底板和隔板围成的区域为模型外箱，所述隔板的横截面为半圆环，半径小于所述侧面板，隔板上设置有透水口，孔隙水压力传感器或土压力盒埋设于模型内箱土样中；所述侧面板底部与出水管相连。
【技术特征摘要】
1.一种强夯法加固不同地下水位地基室内模型试验装置，包括强夯法加固地基室内模型试验装置本体，其特征在于，所述强夯法加固地基室内模型试验装置底部设置有模型箱，所述模型箱由正面板、底面板和侧面板围成，所述侧面板的横截面为半圆环，所述底面板上还设置有隔板，将模型箱分割为两部分，正面板、底面板和隔板围成的区域为模型内箱，正面板、侧面板、底板和隔板围成的区域为模型外箱，所述隔板的横截面为半圆环，半径小于所述侧面板，隔板上设置有透水口，孔隙水压力传感器或土压力盒埋设于模型内箱土样中；所述侧面板底部与出水管相连。2.权利要求1所述的室内模型试验装置，其特征在于，所述模型内箱中，隔板和底面板上布置有透水阻尼材料。3.权利要求1所述的强夯法加固不同地下水位地基室内模型试验装置，其特征在于，出水管与模型外箱组成连通的U型管。4.根据权利要求1所述的强夯法加固不同地下水位地基室内模型试验装置，其特征在于，所述正面板为刻有网格线的有机玻璃板。5.权利要求1所述的室内模型试验装置，其特征在于，强夯法加固地基室内模型试验装置本体由滑动横杆、滑动块、半圆形梁、横梁、固定螺栓、滑轮、支架竖杆、落锤导向杆、半圆落锤、钢丝绳、模型箱、孔隙水压力传感器或土压力盒、透水阻尼材料、数据采集系统和计算机组成；滑动横杆、滑动块、半圆形梁、横梁、滑动螺栓、滑轮、支架竖杆、落锤导向杆、半圆落锤、钢丝绳组成加载系统；支架由半圆形梁、横梁和支架竖杆焊接而成，位于模型箱上部，支架下部通过支架竖杆与模型内箱焊接；滑动横杆通过栓接连接在半圆形梁和横梁之间；滑动块穿过滑动横杆，可沿滑动横杆自由滑动；固定螺栓嵌入滑动块中；滑轮通过螺母分别固定于滑动块和支架竖杆上；钢丝绳穿过滑轮，一端自由垂下，另一端与半圆落锤连接，...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋修广，毕玉峰，厉超，张宏博，陈晓光，于一凡，李进，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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