The invention relates to a device and method for preparing submarine soft soil layer for large-scale physical model test, which belongs to the technical field of geotechnical engineering test, including consolidation sample preparation system, monitoring and control system and reaction loading system. The consolidation sample preparation system consolidates the soil sample under certain water head, under upper pressure and double drainage conditions, and tests the density of the soil sample. The monitoring and control system can monitor the state changes of soil samples in real time by sensors located in the consolidation zone and upper loading zone of soil samples, and obtain various physical and mechanical parameters of soil samples, including water content, soil pressure, pore water pressure, void ratio and so on. The counterforce loading system can exert stable and uniform consolidation pressure on the consolidation zone of soil sample, and can reduce or even eliminate the influence of bias pressure. The three systems work together to achieve real-time feedback. When the required sample preparation standards are met, the sample preparation is completed. The device has strong applicability, easy connection, simple operation, good integrity and uniformity of sample preparation, and is also applicable to the preparation of submarine soft soil and ultra-soft soil samples.
【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸物理模型试验的海底软土层制备装置及方法
本专利技术属于岩土工程试验
，涉及土工模型试验与单元试验中饱和软土与超软土试样的制备，尤其针对需要进行不同规模的大尺寸物理模型试验海底超软土试样的制备。
技术介绍
室内岩土工程试验包括常规的土工单元试验、常重力物理模型试验与超重力离心物理模型试验等。这些岩土工程试验的展开，是认识土体这种复杂材料物理与力学特性的前提，也是各类岩土工程测试仪器验证、标定与检测的基础，更是解决现实中各类复杂岩土工程问题的关键。岩土工程试验的操作对象就是待测土样。因此，岩土工程试验的有效开展，离不开土工试样的制备。土样的精确性、均匀性、批量可重复性等，是保证岩土工程试验成功的前提条件。然而，在实际操作中，该前提条件往往被研究者们忽视，导致出现各类异常的试验结果。此外，对于难以成型的软土、超软土甚至泥流来说，制样更是困难。为了解决更为复杂的岩土工程问题，常常需要开展系统地定性与定量化探究，这不可避免的需要进行大量的可重复性试验，包括：不同设定工况、不同试验环境、不同围压条件等。以全流动贯入仪的标定试验为例，全流动贯入仪需要以不同的贯入...
【技术保护点】
1.一种大尺寸物理模型试验的海底软土层制备装置，其特征在于，所述的海底软土层制备装置包括固结制样系统、监测与控制系统、反力加载系统；三大系统协同工作，实现实时互馈：固结制样系统在一定水头条件下，经上部加压，在双面排水情况下固结土样，并测试出土样的密度；监测与控制系统通过设置在土样固结区与上部加载区的传感器，实时监控土样的状态变化，得到土样的各种物理力学参数；反力加载系统对土样固结区施加平稳且均匀的固结压力，减小甚至消除偏压影响；所述的固结制样系统包括可调节支撑立柱(1)、带刻度的双层有机玻璃隔板(2)、带滚轮的自平衡排水板(3)、土样固结区(4)、固定排水板(5)、上覆水层...
【技术特征摘要】
1.一种大尺寸物理模型试验的海底软土层制备装置，其特征在于，所述的海底软土层制备装置包括固结制样系统、监测与控制系统、反力加载系统；三大系统协同工作，实现实时互馈：固结制样系统在一定水头条件下，经上部加压，在双面排水情况下固结土样，并测试出土样的密度；监测与控制系统通过设置在土样固结区与上部加载区的传感器，实时监控土样的状态变化，得到土样的各种物理力学参数；反力加载系统对土样固结区施加平稳且均匀的固结压力，减小甚至消除偏压影响；所述的固结制样系统包括可调节支撑立柱(1)、带刻度的双层有机玻璃隔板(2)、带滚轮的自平衡排水板(3)、土样固结区(4)、固定排水板(5)、上覆水层(6)、排水口(7)、导流板(8)、导流管(9)、储水箱(11)；所述的可调节支撑立柱(1)垂直设于装置的四角，四个带刻度的双层有机玻璃隔板(2)设于可调节支撑立柱(1)之间；其中一个双层有机玻璃隔板(2)的内侧玻璃由多块玻璃板拼接而成，该内侧有机玻璃板通过调整其拼接玻璃板的组合，设置不同尺寸与形状的排水口(7)，实现排水口(7)可缩放与移动功能；且该侧双层有机玻璃隔板(2)内部、固定排水板(5)上方设有导流板(8)，导流板(8)通过导流管(9)与储水箱(11)相连；所述的带滚轮的自平衡排水板(3)设于四个双层有机玻璃隔板(2)围成的内部空间内；所述的土样固结区(4)为放置土样或高含水量泥流的区域，位于自平衡排水板(3)下方，固定排水板(5)上方；所述的固定排水板(5)设于双层有机玻璃隔板(2)底部；所述的上覆水层(6)覆盖在土样固结区(4)之上形成具有一定水头的制样环境，保证土样固结过程中始终处于饱和状态，上覆水层(6)内多余的水经排水口(7)自动流向导流板(8)，再经导流管(9)进入储水箱(11)中；所述的监测与控制系统包括微型计算机(16)，及与其通过数据传输线(15)连接的力学特性传感器(12)、物理特性传感器(13)、位移与压力传感器(14)；所述的力学特性传感器(12)与物理特性传感器(13)埋设于土样固结区(4)内，实时监控土样固结区(4)内土样的状态，并指导反力加载系统调整加载过程；所述的位移与压力传感器(14)实时监控施加在土样上的荷载与土样压缩情况；所述的反力加载系统设于土样上方，包括反力架框架(17)、液压系统(18)、可伸缩传力杆(19)、量力环(20)、传力垫块(21)、传力板(22)、平衡稳力架(23)；所述的反力架框架(17)设置在固结制样系统外围，与液压系统(18)结合，组成反力源头，液压系统(18)通过位移与压力传感器(14)控制，维持设定的荷载；所述的可伸缩传力杆(19)两端分别与液压系统(18)、量力环(20)连接，量力环(20)设于传力垫块(21)上方，传力垫块(21)位于传力板(22)上；所述的传力板(22)边缘设有平衡稳力架(23)；该系统中，可伸缩传力杆(19)将反力源头施加到量...
【专利技术属性】
技术研发人员：年廷凯，郭兴森，谷忠德，范宁，赵维，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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