一种超声波水袋预压平面应变试验方法技术

本发明专利技术公开了一种超声波水袋预压平面应变试验方法，包括以下步骤：在土样箱内装入土样并对所述土样进行预固结处理；将所述土样箱分成两个区域；在每个所述区域的土样的上表面铺设水袋并在所述水袋内安装超声波激振器；往所述水袋内注水，启动所述超声波激振器，通过所述水袋内的水对所述土样进行振动预压，并通过所述图像采集系统对两个所述区域内的图像数据进行采集；排出所述水袋内的水并取出所述水袋内的所述超声波激振器，将所述水袋折叠收纳并整理所述土样箱。本发明专利技术的优点是：基于平面应变问题的相关假设开发，可用于研究不同土性、水袋不同水量、超声波不同激振频率、不同激振时间等试验条件下，下部土层的沉降变形规律。律。律。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波水袋预压平面应变试验方法


[0001]本专利技术涉及土体预压的
，尤其是一种超声波水袋预压平面应变试验方法。

技术介绍

[0002]在岩土工程中，路基问题是一个很典型的平面应变问题。在修筑路基时，为了防止工后沉降过大，在路基处理完之后需要进行加载预压，达到设计沉降要求之后方可进行后续施工。超声波水袋预压路基是利用超声波振动将水袋中的静态水变成波动水，土层在这种静荷载和动荷载综合作用下被挤密，路基的沉降量和沉降速率加快。
[0003]把三维问题简化为平面应变问题可以提高研究的针对性，对于路基预压问题的研究，平面应变试验可以更直观的得到预压荷载下路基沉降变形的发展规律，但目前的平面应变装置大多是基于静力加载，还未有能适用于超声波水袋预压路基研究的平面应变试验装置和方法。
[0004]基于此，本领域技术人员急需一种能够针对超声波水袋预压路基方式的平面应变试验方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种超声波水袋预压平面应变试验方法，通过在水袋内设置超声波激振器，可以实现对土体的振动预压，并通过图像采集系统对土体图像情况进行采集，用于研究土体沉降变形规律。
[0006]本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种超声波水袋预压平面应变试验方法，其特征在于，所述试验方法包括以下步骤：在土样箱内装入土样并对所述土样进行预固结处理；将所述土样箱分成两个区域，其中，所述土样箱包括前面板、后面板、底板、中隔板、左侧板以及右侧板，所述土样箱通过所述中隔板分成两个区域，所述前面板在两个所述区域对应位置处分别预留有用于观察所述水袋和所述水袋下方土样的矩形观察口且所述矩形观察口上安装有刚性亚克力透明板，所述刚性亚克力透明板正前方设置有图像采集系统；在每个所述区域的土样的上表面铺设水袋并在所述水袋内安装超声波激振器；往所述水袋内注水，启动所述超声波激振器，通过所述水袋内的水对所述土样进行振动预压，并通过所述图像采集系统对两个所述区域内的图像数据进行采集；排出所述水袋内的水并取出所述水袋内的所述超声波激振器，将所述水袋折叠收纳并整理所述土样箱。
[0007]所述土样箱内铺设所述土样的方法包括以下步骤：在所述土样箱内底面铺设有土工布，在所述土样箱内逐层铺设所述土样。
[0008]对所述土样箱内的所述土样进行预固结的方法包括以下步骤：在完成所述土样箱内所述土样的铺设后，在所述土样的上表面铺设一加载板，对所述加载板施加竖向荷载以对所述土样进行预固结，施加竖向荷载的过程中所述土样中的水通过所述土样箱的左侧
板、右侧板上间隔分布的排水孔向外流出。
[0009]所述水袋内的超声波激振器通过连接线同控制器电连接。
[0010]所述超声波激振器通过所述水袋上的超声波激振器安装口安装在所述水袋内，其中，所述超声波激振器安装口通过密封盖进行密封，所述超声波激振器通过穿过所述密封盖的所述连接线悬吊于所述水袋内部。
[0011]所述水袋上设置有注水口和排水口，所述注水口同主管道连接，所述主管道通过出水管同水箱内的水泵连接，所述主管道通过气路管道同充气泵连接，所述排水口通过进水管同所述水箱连接；所述出水管上设置有流量计，所述水箱内设有水位计。
[0012]所述水袋同大气连通管道连接。
[0013]所述前面板和所述后面板之间通过对拉钢筋和螺栓进行固定连接；所述前面板和所述后面板均分别同支撑架连接以固定所述土样箱。
[0014]本专利技术的优点是：基于平面应变问题的相关假设开发，可用于研究不同土性、水袋不同水量、超声波不同激振频率（包括与激振器关闭的静压条件下的对比）、不同激振时间等试验条件下，下部土层的沉降变形规律。
附图说明
[0015]图1为本专利技术中超声波水袋预压平面应变试验装置的结构示意图；图2为本专利技术中超声波水袋预压平面应变试验装置的俯视图；图3为本专利技术中超声波水袋预压平面应变试验装置的侧视图。
具体实施方式
[0016]以下结合附图通过实施例对本专利技术特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：如图1
‑
3所示，图中标记1
‑
30分别表示为: 土样1、前面板2、后面板3、底板4、中隔板5、左侧板6、右侧板7、刚性亚克力透明板8、图像采集系统9、水袋10、超声波激振器11、连接线12、控制器13、超声波激振器安装口14、注水口15、水箱16、水泵17、主管道18、出水管19、进水管20、流量计21、排水孔22、气路管道23、充气泵24、阀门25、对拉钢筋26、螺栓27、支撑架28、固定螺栓29、大气连通管道30。
[0017]实施例：如图1
‑
3所示，本实施例涉及一种超声波水袋预压平面应变试验方法，该预压平面应变试验方法包括以下步骤：1、制备土样1，将土样1捣碎后加入适量的水，搅拌均匀后备用。
[0018]2、平整试验场地，通过固定螺栓29将支撑架28分别同前面板2、后面板3连接在一起，使前面板2、后面板3保持直立，使对拉钢筋26的安装口一一对齐，安装除了中间上部对拉钢筋26之外的其余全部对拉钢筋26，但螺栓27不拧紧。
[0019]其中，土样箱由前面板2、后面板3、底板4、中隔板5、左侧板6、右侧板7以及支撑架28组成，并且前面板2、后面板3、底板4、中隔板5、左侧板6、右侧板7以及支撑架28均采用刚性材料板制作，可方便进行安装和拆卸，以及个别构件的更换。土样箱通过中隔板5分成两个区域，可同时进行两组对比试验，由于箱中的土样1是一次填铺的，可以很好的控制两组试验的土层条件一致，避免分两次试验时填铺原因导致的土层条件不能保持相同对试验结
果的影响，同时也提高了试验效率，降低了材料和配套仪器的损耗。每个区域的土样1的上表面均铺设有水袋10且水袋10内安装有超声波激振器11，前面板2在两个区域对应位置处分别预留有用于观察水袋10和水袋10下方土样1的矩形观察口且矩形观察口上安装有刚性亚克力透明板8，用于对土层深层位移进行直接监测，克服了沉降板、多点位移计等无法监测水袋正下方土体沉降变形的缺点，而且能得到整个断面上位移场的分布。后面板3为整块刚性板。前面板2和后面板3之间采用对拉钢筋26加螺栓27的方式进行固定连接，在面板的两侧边缘和底部间隔设置，面板中间上部位置也设置一个。在前面板2和后面板3的底部对拉钢筋安装孔上方设置水平向凹槽，凹槽槽宽略大于底板4厚度，将底板4嵌入前面板2和后面板3的凹槽中，固定在底部对拉钢筋的上方。前面板2和后面板3内侧分别在左边、右边和中间设置三个略宽于侧板厚度的竖向凹槽，用于安装左侧板6、右侧板7和中间隔板5。左侧板6、右侧板7上设置有排水孔22，便于土层压缩固结过程中孔隙水的排出，中间隔板5为不透水板，防止两侧区域孔隙水压力的互相干扰。在土样箱的两端和中部对称设置8个支撑架28，与模型箱面板通过固定螺栓29连接，增强土样箱的稳定性，防止前后方向的倾倒，在土样箱的组装过程中也能使前面板2和后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波水袋预压平面应变试验方法，其特征在于，所述试验方法包括以下步骤：在土样箱内装入土样并对所述土样进行预固结处理；将所述土样箱分成两个区域，其中，所述土样箱包括前面板、后面板、底板、中隔板、左侧板以及右侧板，所述土样箱通过所述中隔板分成两个区域，所述前面板在两个所述区域对应位置处分别预留有用于观察所述水袋和所述水袋下方土样的矩形观察口且所述矩形观察口上安装有刚性亚克力透明板，所述刚性亚克力透明板正前方设置有图像采集系统；在每个所述区域的土样的上表面铺设水袋并在所述水袋内安装超声波激振器；往所述水袋内注水，启动所述超声波激振器，通过所述水袋内的水对所述土样进行振动预压，并通过所述图像采集系统对两个所述区域内的图像数据进行采集；排出所述水袋内的水并取出所述水袋内的所述超声波激振器，将所述水袋折叠收纳并整理所述土样箱。2.如权利要求1所述的一种超声波水袋预压平面应变试验方法，其特征在于，所述土样箱内铺设所述土样的方法包括以下步骤：在所述土样箱内底面铺设有土工布，在所述土样箱内逐层铺设所述土样。3.如权利要求1所述的一种超声波水袋预压平面应变试验方法，其特征在于，对所述土样箱内的所述土样进行预固结的方法包括以下步骤：在完成所述土样箱内所述土样的铺设后，在所述土样的上表面铺设一加载...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昌富，张帆舸，杨宇友，姚铁军，杨建国，景建军，李圣荣，王新利，王同材，时伟生，李少华，岳粹洲，赵璐，
申请(专利权)人：中铁十五局集团第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：