一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器制造技术

本发明专利技术公开了一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器，实验时复合地基试样装置与加荷堆载装置分别与钢筋连接，将试样放置于试样桶内，在试样的不同高度和距试样轴心不同距离处埋设检测装置；检测装置包括真空探头和孔压传感器，用于量测真空度和孔压；通过真空加压装置对试样进行抽真空，产生三维围压；堆载加荷装置是靠千斤顶进行传力，千斤顶反力依靠反力架提供；堆载加荷后，通过检测装置百分表的读数，探寻真空度与孔压随深度变化的规律；对比不同真空度下的堆载加固试验，通过固结度和孔压的变化规律及其特点，选取加固效果最佳的复合地基加固方案，用于指导工程实践，本发明专利技术试验仪器装置操作简单，节约成本，便于提高工作效率。

An experimental instrument for simulating consolidation of composite foundation with vacuum surcharge preloading

The invention discloses a test instrument for simulating the consolidation of composite foundation with vacuum surcharge combined with preloading. In the experiment, the sample device of composite foundation and the loading surcharge device are respectively connected with the steel bar, and the sample is placed in the sample bucket, and the test device is embedded at different height of the sample and different distance from the axis of the sample. Vacuum probe and pore pressure sensor are used to measure vacuum degree and pore pressure; vacuum pressure device is used to vacuum the sample to produce three-dimensional confining pressure; loading device relies on Jack to transmit force, Jack reaction relies on counterforce frame to provide; after loading, through the reading of the indicator, vacuum degree is explored. Comparing with the law of pore pressure changing with depth, and comparing with the surcharge consolidation test under different vacuum degree, through the variation law and characteristics of consolidation degree and pore pressure, the composite foundation consolidation scheme with the best consolidation effect is selected to guide the engineering practice. The test instrument and device of the present invention have the advantages of simple operation, low cost and easy to improve the work efficiency. Rate.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器
本专利技术涉及复合地基加固试验研究
，尤其涉及一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器。
技术介绍
随着我国经济建设高速发展和基础建设规模不断扩大，在软黏土地基上进行各类工程建设，往往需要对此类天然地基进行加固处理，以满足工程对地基的要求，这使得地基处理技术在我国得到了快速发展和广泛应用。在众多的地基处理技术中，复合地基技术由于其加固效果好、经济合理和施工工艺成熟，在地基加固处理中得到了越来越广泛的应用。复合地基加固是将土体由松变实，土中水的含量由高变低，从而改善地基性质，提高承载力，增加稳定性，减少地基变形和基础埋置深度。真空堆载联合预压作为地基加固的一种方法，在工程中得到广泛的应用。该方法是先对复合地基进行真空预压固结，当膜下真空度稳定后，按照堆载预压的方式在薄膜上堆载预压。实质是在同一时间内，土体在薄膜下的真空荷载与薄膜上的堆载荷载联合作用下，排出土中的水分，加快土体固结，使土体强度提高。选择合理的加固方法，能够提高施工工作效率，降低成本。通过试验来研究复合地基的固结规律可以为工程实践提供理论依据和技术支持，具有重要的应用前景和工程价值。在工程中，堆载方式都是使用大量的土方石或者是沙袋，而且是对地基直接进行加固处理，并不能够保证地基固结效果达到最优，并且堆载高度较高，施工麻烦，经济成本较高。加固地基时，在不同真空度下对地基堆载加固，得到的固结效果也是不同的。因此，研究掌握真空堆载联合预压复合地基的固结度和孔压的变化规律对于确定复合地基的加固方案非常重要。鉴于现场进行真空堆载联合预压复合地基固结试验成本较高，且无法进行多次试验或重复性试验；同时，由于场地条件的复杂性，即使试验成功也难以采集较为可靠的数据，这不利于复合地基固结规律的掌握。为此，开展真空堆载联合预压条件下复合地基固结试验研究就非常迫切，研制模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器变得非常重要，且该试验仪器中采用何种方法加载来实现真空堆载联合预压是关键问题之一。传统的真空预压和堆载预压地基测试固结度装置中采用的加压装置，负荷加载过程中，荷载逐级减弱，测试结果与实际施工过程中地基固结度误差较大，并且传统的堆载预压装置复杂，整体装置操作难度大。
技术实现思路
针对传统真空堆载联合预压地基固结度测试过程步骤繁琐、操作难度大的技术问题，本专利技术提出一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器，包括复合地基试样装置、堆载加荷装置、真空加压装置和复合地基检测装置，所述复合地基试样装置上部设置有堆载加荷装置，复合地基试样装置一侧设置有真空加压装置，复合地基试样装置包括试样桶和承压板，试样桶顶部设置有承压板，试样桶内部设置有复合地基检测装置和复合地基排水装置，复合地基检测装置通过数据线与百分表连接，承压板通过导管与真空加压装置中真空罐连接，堆载加荷装置中千斤顶与横梁连接，所述千斤顶设置在承压板正上方。进一步地，所述真空加压装置包括真空泵、真空调节系统和真空表，真空泵通过导管与真空调节系统和真空罐连接，真空罐上部设置有真空表。进一步地，所述堆载加荷装置包括反力架，反力架包括横梁和钢筋，横梁通过螺栓与千斤顶底部连接，横梁通过钢筋与试样桶连接。进一步地，所述复合地基检测装置包括真空探头和孔压传感器。进一步地，所述试样桶内不同高度及宽度位置处均埋设有真空探头和孔压传感器。进一步地，所述复合地基排水装置为塑料排水板，塑料排水板对称设置在试样桶内。进一步地，所述承压板直径与试样桶内土壤试样直径相同。进一步地，所述承压板上预留若干个排线孔、把手和若干个排水板出口孔，所述数据线穿过排线孔，所述排水板穿过排水板出口孔；所述真空泵的导管末端固定在一组排线孔处。进一步地，所述试样桶为圆柱形钢桶。一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器，其使用步骤为：1）.在试样桶内制作复合地基试样，试样填满试样桶，但填土高度应保证承压板能完全覆盖试样桶，试样用的土应选取施工现场，在试样的不同深度、距试样中心不同距离处埋设真空探头和孔压传感器，用数据线将其与外端百分表连接，四面设置排水板，在试样顶端放置承压板；2）.用螺栓将千斤顶固定于横梁上，调节千斤顶，使其紧贴承压板，方便加荷；用导管将真空加压装置各个部件连接起来，其导管末端固定于承压板预留洞口；用保护膜覆盖，并检查其密封性；3）.安装完毕后，在试样顶端通过真空泵进行抽真空，对复合地基试样进行围压加载；真空加压停止后，通过表读数，测量真空度和孔压，并计算早期固结度；4）.真空加压后，在顶端通过人工调节千斤顶进行竖向加载，利用反力架来提供反力，不需外界堆载，对复合地基试样进行二次加载固结；5）.在固结过程中，实时读取实验数据，待数据稳定时，停止记录；通过量测的真空度和孔压来计算固结度，推算出固结度随深度变化的规律；6）.在不同的真空度下加载，得到的固结效果不同；类比早期不同固结度下的加载试验，通过固结效果，探寻固结规律，选取最佳固结方案。本专利技术的有益效果是：本装置操作简单，节省成本，试验装置测试地基固结度与实际工程施工中地基固结度误差小，通过该仪器能够在进行复合地基加固前，在室内进行多次试验，类比早期不同固结度下的复合地基加载固结实验，量测并计算固结度，选择固结效果最优的加固方案。本装置是模拟真空堆载联合预压复合地基的试验仪器，通过本装置可以选择最优的真空堆载联合预压复合地基施工方案，节省成本，提高施工效率，为工程实践提高一定的理论依据和技术支持。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的结构示意图。图2为千斤顶底部与横梁的连接示意图。图3为试样桶主视图。图4为试样桶俯视图。图5为承压板主视图。图6为承压板俯视图。图中附图标记表示为，1为试样桶，2为钢筋，3为千斤顶，4为真空探头，5为百分表，6为横梁，7为真空罐，8为真空表，9为真空泵，10为真空调节系统，11为排水板，12为孔压传感器，13为数据线，14为螺栓，15为把手，16为承压板，17为排线孔，18为排水板出口孔。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：如图1-6所示，一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器，包括复合地基试样装置、堆载加荷装置、真空加压装置和复合地基检测装置，所述复合地基试样装置上部设置有堆载加荷装置，复合地基试样装置一侧设置有真空加压装置，复合地基试样装置内部设置有复合地基检测装置和复合地基排水装置；所述复合地基试样装置包括试样桶1和承压板16，试样桶1顶部设置有承压板16；所述真空加压装置包括真空泵9、真空罐7、真空调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器，包括复合地基试样装置、堆载加荷装置、真空加压装置和复合地基检测装置，其特征在于，所述复合地基试样装置上部设置有堆载加荷装置，复合地基试样装置一侧设置有真空加压装置，复合地基试样装置包括试样桶（1）和承压板（16），试样桶（1）顶部设置有承压板（16），试样桶（1）内部设置有复合地基检测装置和复合地基排水装置，复合地基检测装置通过数据线（13）与百分表（5）连接，承压板（16）通过导管与真空加压装置中真空罐（7）连接，堆载加荷装置中千斤顶（3）与横梁（6）连接，所述千斤顶（3）设置在承压板（16）正上方。

【技术特征摘要】
1.一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器，包括复合地基试样装置、堆载加荷装置、真空加压装置和复合地基检测装置，其特征在于，所述复合地基试样装置上部设置有堆载加荷装置，复合地基试样装置一侧设置有真空加压装置，复合地基试样装置包括试样桶（1）和承压板（16），试样桶（1）顶部设置有承压板（16），试样桶（1）内部设置有复合地基检测装置和复合地基排水装置，复合地基检测装置通过数据线（13）与百分表（5）连接，承压板（16）通过导管与真空加压装置中真空罐（7）连接，堆载加荷装置中千斤顶（3）与横梁（6）连接，所述千斤顶（3）设置在承压板（16）正上方。2.根据权利要求1所述的一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器，其特征在于，所述真空加压装置包括真空泵（9）、真空调节系统（10）和真空表（8），真空泵（9）通过导管与真空调节系统（10）和真空罐（7）连接，真空罐（7）上部设置有真空表（8）。3.根据权利要求1所述的一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器，其特征在于，所述堆载加荷装置包括反力架，反力架包括横梁（6）和钢筋（2），横梁（6）通过螺栓（14）与千斤顶（3）底部连接，横梁（6）通过钢筋（2）与试样桶（1）连接。4.根据权利要求1所述的一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器，其特征在于，所述复合地基检测装置包括真空探头（4）和孔压传感器（12）。5.根据权利要求1或4所述的一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器，其特征在于，所述试样桶（1）内不同高度及宽度处均埋设有真空探头（4）和孔压传感器（12）。6.根据权利要求1所述的一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器，其特征在于，所述复合地基排水装置为塑料排水板（11），塑料排水板对称设置在试样桶内。7.根据权利要求1所述的一种模拟真空堆载联合预压复合地基固结的试验仪器，其特征在于，所述承压板（16）直径与试样桶（1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉国，韩帅，郑言林，万东阳，杨晗玥，段萌萌，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：河南,41