真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪制造技术

本实用新型专利技术涉及地基处理研究领域，旨在提供一种真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪。在沉降柱中设隔断钢板并通过中空的刚性套管与位移传感器相接，排水板套设在刚性套管中，其下部分填埋在土样中且设排水口。沉降柱顶部设盖板，与隔断钢板之间的空间里设水囊；沉降柱侧壁和刚性套管分别装设真空管并接至真空泵；沉降柱底部及侧壁装设若干孔压传感器；孔压传感器及位移传感器均通过信号线接至数据采集系统。本实用新型专利技术结构简单、易于上手；可简单方便的通过水压控制改变堆载值、有效获取不同径向位置孔压在固结过程中的变化；可自动记录数据，减少实验所需人手和人工读数时产生的误差；模型材料以及填土可重复利用，不会造成浪费和污染。

A settlement column tester with a combination of vacuum preloading and loading preloading

The utility model relates to the research field of foundation treatment, which aims to provide a settlement column tester with a combination of vacuum preloading and loading preloading. A partition steel plate is set up in the settlement column and connected with the displacement sensor through a hollow rigid sleeve. The drainage plate is sleeved in the rigid casing, and the lower part is buried in the soil sample and has a drainage outlet. The settlement column is arranged on the top cover, the space between the plate and the partition of a water bag; settlement column wall and rigid casing are respectively provided with a vacuum tube and is connected to the vacuum pump; settlement column bottom and side wall to install some pore pressure sensor; pore pressure sensor and the displacement sensor are connected to the signal line through the data acquisition system. The utility model has the advantages of simple structure, easy to use; can simply and easily controlled by water pressure change load value, effective access to changes in different radial positions of pore pressure in the process of consolidation; it can automatically record the data, reduce the error caused the required manpower and artificial reading; model material and soil can be reused, without waste and pollution.

【技术实现步骤摘要】
真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪
本技术是关于地基处理研究领域，特别涉及真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪。
技术介绍
随着我国经济社会的高速发展，城市化进程和建设事业也在不断推进，大量的高速公路、高速铁路、高层建筑、机场等大型建筑物和构筑物兴建在长三角、珠三角等沿海发达地区。由于地理历史原因，这些地区多分布着天然含水量高、天然孔隙比大、高压缩性、低渗透性的深厚软粘土，这类土层在作地基时存在天然劣势。由于其强度低，地基承载力和稳定性往往不够，容易造成失稳破坏；由于其压缩性高渗透性低，将会引起建筑物相当大的沉降或不均匀沉降，且沉降过程持续时间很长，将影响建筑物的正常使用甚至危及建筑物的安全。因此，软黏土地基通常需要进行处理。竖井排水固结法是众多软基处理方法中应用较为广泛的一种，通过在地基中打设竖向排水井(包括砂井、袋装砂井、塑料排水带等)，并结合一定的加荷方式(通常是上部结构自身重量、堆载预压或真空预压)分级加载，逐步排出软黏土中的孔隙水，加快土体固结速度，缩短固结时间，最终实现快速增强地基土强度、提高地基承载力、减少地基总沉降和不均匀沉降，保证上部结构稳定安全的目的。堆载预压与真空预压相结合的加载方式在工程实践中被广泛使用。有理论研究表明，单纯真空预压处理软黏土地基的速度优于单纯使用堆载预压；真空预压和堆载预压在等效总压力相等的情况下，真空预压比堆载预压的比值越大，径向固结系数越大。但是，真空预压法如果过度使用，会造成工程花费过高。并且，目前没有一个可以用于指导真空结合堆载预压应该如何计划安排的标准。因此，通过试验研究真空结合堆载预压时不同的比例及加载时间安排对固结的影响，可以对实际工程中真空结合堆载预压的方法进行科学且经济的应用。目前，尚没有综合运用孔压分布测量以及真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪可供使用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪。为解决上述问题，本技术的解决方案是：提供一种真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪，包括用于装填土样的圆柱形中空沉降柱；在沉降柱中部设有一个与其内径相匹配的圆形横向隔断钢板，隔断钢板上表面的中心位置固定接有一根中空的刚性套管；刚性套管的顶部与位移传感器相接，位移传感器的另一端固定在悬吊支架上；一根排水板的上部穿过隔断钢板中心后套设在刚性套管中，其位于隔断钢板下方的部分是填埋在土样中的，排水板的底端则与沉降柱底面的中心相接；排水板上设有排水口，并通过排水管接至沉降柱的外侧；在沉降柱顶部的开口处设置用于密封的盖板，刚性套管穿过盖板中央的通孔；盖板与隔断钢板之间的空间里设有一个橡胶膜制成的水囊，水囊顶部设引水管，引水管通过盖板上的通孔后接至水泵或抽水机，用于向水囊中加注或抽排压仓水；在水囊和沉降柱侧壁之间的空隙处装设真空管，在刚性套管的顶部装设真空管，两根真空管均接至真空泵，在刚性套管上设有真空计；在与土样相接的沉降柱底部及侧壁装设若干个孔压传感器；孔压传感器及所述位移传感器均通过信号线接至数据采集系统。本技术中，沉降柱底部的孔压传感器布置在占底面面积1/4的扇形面内，在每间隔30°的半径上等间距布置5个孔压传感器；在沉降柱侧壁上每间隔125mm的高度布置数个呈横向排布的孔压传感器，每排孔压传感器的数量和位置均与沿底面半径布置的孔压传感器相对应，最高一排布置在试验仪高度一半的位置。本技术中，从排水板的底端起直至盖板处，每间隔10cm布置一个真空度传感器，各真空度传感器通过信号线接至数据采集系统。本技术中，在沉降柱的内表面设置疏水材料涂层。本技术中，在沉降柱的下方设置能调节水平的底座。本技术中，盖板与沉降柱顶部的开口之间通过卡扣或螺栓实现固定，两者之间设密封垫圈。本技术中，在沉降柱底部设置用于定位排水板的固定装置。基于前述沉降柱试验仪的真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验方法，是通过对土样施加真空预压和堆载预压压力，并结合竖向排水通道，使土体发生固结，通过对固结过程中的孔压及位移进行实时监测，研究固结过程中不同位置处的孔压变化；该试验方法具体包括下述步骤：(1)将排水板装入沉降柱内用于定位的固定装置中，将各传感器连接至数据采集系统，并保证连接准确、无泄漏；(2)向沉降柱中填充土样，填充的高度应保证留出足够的空间进行上部堆载；(3)将隔断钢板放在土样表面，并使排水板穿入刚性套管中；安放水囊后装好盖板并检查密封，安装位移传感器；(4)通过水泵向水囊中注入清水，到达预定荷载后关闭水泵和阀门；(5)打开真空泵抽真空；同时，打开排水板的排水阀门，排出土样中的孔隙水；(6)当达到下列条件之一时，试验结束：孔压传感器所示压力值在一段时间内保持不变；或者，位移传感器所示沉降值在一段时间内保持不变；或者，不再有孔隙水排出；(7)试验结束后，回收试验用土，清理沉降柱，对数据采集系统获得的数据进行处理。本技术中，控制填土高度，使土样在固结后仍然高于最高的一个孔压传感器。本技术的工作原理：试验时改变加载条件，对固结土样的孔压径向分布和沉降进行监测，得到固结过程中孔压相关的信息，从而得到加载方式和固结速度之间的关系以及不同位置孔压的分布和变化关系。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术能有效的获取不同径向位置孔压在固结过程中的变化，用于进一步的研究。(2)本技术能简单方便的通过水压控制改变堆载值，便于研究堆载作用不同时间不同大小的问题。(3)本技术结构简单、易于上手。模型材料以及填土可重复利用，不会造成浪费和污染，并且可以自动记录数据，减少实验所需人手，同时减少人工读数时产生的误差。附图说明图1为本技术所述试验仪的主视剖面图(未包括数据采集系统)。图2为图1中试验仪的侧视剖面图。图3为图1中A-A向的俯视剖面图。图4为图1中B-B向的俯视剖面图。图中的附图标记为：1位移传感器(LVDT)；2刚性套管；3水囊；4真空管；5水囊；6沉降柱；7隔断钢板；8孔压传感器；9排水板；10底座；11盖板；12真空计。具体实施方式本技术中的真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪如图1-4所示。试验仪包括用于装填土样的圆柱形中空沉降柱6；在沉降柱6中部设有一个与其内径相匹配的圆形横向隔断钢板7，隔断钢板7上表面的中心位置固定接有一根中空的刚性套管2；刚性套管2的顶部与位移传感器1相接，位移传感器1的另一端固定在悬吊支架上；一根排水板9的上部穿过隔断钢板7中心后套设在刚性套管2中，其位于隔断钢板7下方的部分是填埋在土样中的，排水板9的底端则与沉降柱6底面的中心相接；排水板9上设有排水口，并通过排水管接至沉降柱6的外侧；在沉降柱6顶部的开口处设置用于密封的盖板11，刚性套管2穿过盖板11中央的通孔；盖板11与隔断钢板7之间的空间里设有一个橡胶膜制成的水囊5，水囊5顶部设引水管，引水管通过盖板11上的通孔后接至水泵或抽水机，水泵用于向水囊5中加注压仓水，抽水机用于从水囊5中抽排压仓水；在水囊5和沉降柱6侧壁之间的空隙处装设真空管，在刚性套管2的顶部装设真空管，两根真空管均接至真空泵，在刚性套管2上设有真空计12；盖板11与沉降柱6顶部的开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪，包括用于装填土样的圆柱形中空沉降柱；其特征在于，在沉降柱中部设有一个与其内径相匹配的圆形横向隔断钢板，隔断钢板上表面的中心位置固定接有一根中空的刚性套管；刚性套管的顶部与位移传感器相接，位移传感器的另一端固定在悬吊支架上；一根排水板的上部穿过隔断钢板中心后套设在刚性套管中，其位于隔断钢板下方的部分是填埋在土样中的，排水板的底端则与沉降柱底面的中心相接；排水板上设有排水口，并通过排水管接至沉降柱的外侧；在沉降柱顶部的开口处设置用于密封的盖板，刚性套管穿过盖板中央的通孔；盖板与隔断钢板之间的空间里设有一个橡胶膜制成的水囊，水囊顶部设引水管，引水管通过盖板上的通孔后接至水泵或抽水机，以用于向水囊中加注或抽排压仓水；在水囊和沉降柱侧壁之间的空隙处装设真空管，在刚性套管的顶部装设真空管，两根真空管均接至真空泵，在刚性套管上设有真空计；在与土样相接的沉降柱底部及侧壁装设若干个孔压传感器；孔压传感器及所述位移传感器均通过信号线接至数据采集系统。

【技术特征摘要】
1.一种真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪，包括用于装填土样的圆柱形中空沉降柱；其特征在于，在沉降柱中部设有一个与其内径相匹配的圆形横向隔断钢板，隔断钢板上表面的中心位置固定接有一根中空的刚性套管；刚性套管的顶部与位移传感器相接，位移传感器的另一端固定在悬吊支架上；一根排水板的上部穿过隔断钢板中心后套设在刚性套管中，其位于隔断钢板下方的部分是填埋在土样中的，排水板的底端则与沉降柱底面的中心相接；排水板上设有排水口，并通过排水管接至沉降柱的外侧；在沉降柱顶部的开口处设置用于密封的盖板，刚性套管穿过盖板中央的通孔；盖板与隔断钢板之间的空间里设有一个橡胶膜制成的水囊，水囊顶部设引水管，引水管通过盖板上的通孔后接至水泵或抽水机，以用于向水囊中加注或抽排压仓水；在水囊和沉降柱侧壁之间的空隙处装设真空管，在刚性套管的顶部装设真空管，两根真空管均接至真空泵，在刚性套管上设有真空计；在与土样相接的沉降柱底部及侧壁装设若干个孔压传感器；孔压传感器及所述位移传感器均通过信号线接至数据采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏磊，刘斯杰，蔡袁强，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33