三维大功率超声控制含气泡淤泥固结试验系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种三维大功率超声控制含气泡淤泥固结试验系统及其方法，涉及环境岩土工程试验技术。本系统包括三维超声波试验单元（10）、含气泡土样试验单元（20）、压力室单元（30）和量测单元（40）；三维超声波试验单元（10）、含气泡土样试验单元（20）和量测单元（40）分别与压力室单元（30）连接。所述的三维超声波试验单元（10）由竖向一维超声波单元（11）和径向二维超声波单元（12）组成。本发明专利技术可满足对淤泥施加三维大功率超声波激励、调节气泡大小和浓度、对固结变形、孔压以及超声能量衰减等进行精确量测的试验的需要。

Three dimensional high power ultrasonic control system and method for consolidation test of sludge containing bubbles

The invention discloses a three dimensional high power ultrasonic control system for consolidating silt containing bubbles and a method thereof, which relates to the test technique of environmental rock soil engineering. This system includes three dimensional ultrasonic test unit (10), the test unit containing bubble soil samples (20), a pressure chamber unit (30) and a measurement unit (40); three dimensional ultrasonic test unit (10), the test unit containing bubble soil samples (20) and a measurement unit (40) connected with the pressure chamber unit (30) connection. The three-dimensional ultrasonic test unit (10) is composed of a vertical one-dimensional ultrasonic unit (11) and a radial two-dimensional ultrasonic unit (12). The invention can be applied to meet the three-dimensional high power ultrasonic excitation, adjusting the bubble size and silt concentration, the consolidation deformation, pore pressure and ultrasonic energy attenuation requires accurate measurement of the test.

【技术实现步骤摘要】
三维大功率超声控制含气泡淤泥固结试验系统及其方法
本专利技术涉及环境岩土工程试验技术，尤其涉及一种三维大功率超声控制含气泡淤泥固结试验系统及其方法，用来测定不同的气泡大小和浓度、不同的三维大功率超声波以及不同的固结压力条件下含气泡淤泥固结特性。
技术介绍
为了改善水质，建设港、码头，加宽航道、港池，需要进行大规模的疏浚清淤作业，不可避免地产生大量的淤泥。目前国内对疏浚淤泥的处置主要是直接废弃于陆地抛填区或低洼地区，有些甚至占用鱼塘和耕田，海洋疏浚也面临由于深海抛泥带来的环境问题而多数转为陆域吹填。但是，疏浚淤泥含水率高、强度低，很难直接对疏浚淤泥进行开发利用。其次，疏浚淤泥粘粒含量高、透水性差，在自重作用下需要几年甚至更长时间才能完成固结。因此，需要快速降低疏浚淤泥的含水率，快速排出疏浚淤泥中所含大量的水，解决疏浚淤泥处置占地时间长，浪费宝贵的土地资源的问题。近年来，超声波技术凭借其环保性、操作简便以及实用性强等优点，在激励淤泥脱水效应中得到越来越广泛的应用。在大功率超声波作用下，淤泥孔隙内部流体中的微小泡核被激活，超声波振动不断快速交替使得空化泡核崩溃，在极短时间内产生局部高温和高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维大功率超声控制含气泡淤泥固结试验系统，其特征在于：包括三维超声波试验单元（10）、含气泡土样试验单元（20）、压力室单元（30）和量测单元（40）；其位置和连接关系是：三维超声波试验单元（10）、含气泡土样试验单元（20）和量测单元（40）分别与压力室单元（30）连接。

【技术特征摘要】
1.一种三维大功率超声控制含气泡淤泥固结试验系统，其特征在于：包括三维超声波试验单元（10）、含气泡土样试验单元（20）、压力室单元（30）和量测单元（40）；其位置和连接关系是：三维超声波试验单元（10）、含气泡土样试验单元（20）和量测单元（40）分别与压力室单元（30）连接。2.按权利要求1所述的一种三维大功率超声控制含气泡淤泥固结试验系统，其特征在于：所述的三维超声波试验单元（10）由竖向一维超声波单元（11）和径向二维超声波单元（12）组成；竖向一维超声波单元（11）由一维超声波发生器（111）、一维超声波换能器（112）通过一维超声波信号传输电缆（113）前后连接组成；径向二维超声波单元（12）由二维超声波发生器（121）、二维超声波换能器（122）通过二维超声波信号传输电缆（123）前后连接组成。3.按权利要求1所述的一种三维大功率超声控制含气泡淤泥固结试验系统，其特征在于：所述的含气泡土样试验单元（20）由土样（21）、液体溶气装置（22）、透水石（23）、高进气值陶土板（24）、环形加热圈（25）、温度控制装置（26）以及导线（27）组成；在压力室单元（30）内，从下到上，不锈钢底板（33）、高进气值陶土板（24）、土样（21）、透水石（23）和一维超声波换能器（112）依次连接；液体溶气装置（22）通过管路连接阀门（A）并穿过一维超声波换能器（112）中心小孔，与土样（21）上方的透水石（23）连通；在不锈钢压力室（31）和二维超声波换能器（122）之间设置环形加热圈（25），环形加热圈（25）通过导线（27）与温度控制装置（26）相连接。4.按权利要求1所述的一种三维大功率超声控制含气泡淤泥固结试验系统，其特征在于：所述的压力室单元（30）包括不锈钢压力室（31）、不锈钢顶盖（32）、不锈钢底板（33）、纳基隔热软毡（34）、压力体积控制器（35）、活动螺栓（36）、注水口螺栓（37）和排水管（38）；其位置和连接关系是：不锈钢顶盖（32）、不锈钢压力室（31）和不锈钢底板（33）通过活动螺栓（36）上下连接为一轴对称的容器，在容器外壁黏贴两层纳基隔热软毡（34），在不锈钢顶盖（32）上设置有注水口螺栓（37），在不锈钢底板（33）上设置有排水管（38）；容器内直径83.5cm，内高度160cm，壁厚为2cm；在不锈钢顶盖（32）的顶部开有小孔连通压力体积控制器（35）。5.按权利要求1所述的一种三维大功率超声控制含气泡淤泥固结...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈星欣，邵翔，蔡奇鹏，郭力群，苏世灼，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35