超声波水袋预压模型试验方法技术

本发明专利技术公开了一种超声波水袋预压模型试验方法，包括以下步骤：在模型箱内装入土样并在土样内埋设用于监测土样的土压力的无线土压力盒和用于监测土样的加速度的无线加速度计；对土样进行预固结处理；在土样上表面摊开摆放水袋并在水袋内安装超声波激振器，在土样外部设置用于监测土样的沉降变形的激光位移计；往水袋内注水，启动超声波激振器，通过水袋内的水对土样进行振动预压，并采集无线土压力盒、无线加速度计和激光位移计的测量数据；排出水袋内的水并取出水袋内的超声波激振器，将水袋折叠收纳并整理模型箱。本发明专利技术的优点是：可针对性的对超声波水袋对下部土层的预压机理进行研究，为实际工程施工中水袋各项参数的设置提供指导。设置提供指导。设置提供指导。

【技术实现步骤摘要】
超声波水袋预压模型试验方法


[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模型试验方法。

技术介绍

[0002]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。传统堆载预压方法多采用砂石料、土料等重物进行堆载，堆载材料的转场、计重过程需动用大量人工、机械，费时费力。
[0003]目前还没有利用超声波发生器振动产生的波动水进行地基预压的施工设备和方法，因此还有很多问题亟待进行进一步研究，如超声波频率大小、激振时间对预压效果的影响如何，另外，超声波激振器在水袋中的空间放置位置对振动的传播是否有影响、水袋中水介质的水量的多少对振动传播的影响，以及这些影响的大小和规律如何，再加上对不同土性条件的考虑，还需要进行大量的有针对性的试验进行深入研究。
[0004]但目前还没有专门的配套试验设备能够针对以上这些问题进行试验，如果直接进行现场试验，试验条件难以控制，容易受到如降雨降雪、气温变化、周边环境荷载、土质不均等外部因素的干扰，试验误差大，而且费时费力。因此，有必要专门针对所要研究的内容研制配套的试验设备。目的是通过一系列针对性试验，得到不同试验条件下，单个参数及不同参数组合对超声波水袋预压过程中土压力、加速度和沉降变形等指标的影响规律，通过这些指标的变化去评判预压效果，进一步确定最佳的参数组合。
[0005]而且超声波水袋预压试验涉及到的试验操作步骤较多，包括水袋的安装、注水、排水，水量控制，超声波激振器参数设置等，若将这些操作步骤进行集成并采用自动化精确控制，无疑可以提高试验的便捷性，减少人工操作误差，使试验人员有更多精力对试验设计及数据的分析研究。

技术实现思路

[0006]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模型试验方法，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，并通过设置无线土压力盒、无线加速度计以及激光位移计，用于研究土体沉降变形规律。
[0007]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模型试验方法，其特征在于，所述试验方法包括以下步骤：在模型箱内装入土样并在所述土样内埋设用于监测所述土样的土压力的无线土压力盒和用于监测所述土样的加速度的无线加速度计；对所述土样进行预固结处理；在所述土样上表面摊开摆放水袋并在所述水袋内安装超声波激振器，在所述土样外部设置用于监测所述土样的沉降变形的激光位移计；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，并采集所述无线土压力盒、所述无线加速度计和所述激光位移计的测量数据；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模型箱。
[0008]所述模型箱内铺设所述土样的方法包括以下步骤：在所述模型箱内底面铺设有土工布，在所述模型箱内逐层铺设所述土样，所述模型箱内预设有位于不同高度的若干监测层，每铺设至预设的所述监测层高度时，在所述土样中埋设所述无线土压力盒和所述无线加速度计。
[0009]对所述模型箱内的所述土样进行预固结的方法包括以下步骤：在完成所述模型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模型箱各侧壁面上间隔分布的排水孔向外流出。
[0010]所述模型箱的底部四周设置有一圈集水槽，所述集水槽底部开设有一排水管。
[0011]所述超声波激振器通过连接线同超声波激振器控制器电连接且所述连接线上设置有刻度。
[0012]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。
[0013]所述水袋上设置有注水口和排水口，所述注水口通过出水管同水箱内的水泵连接，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，所述水箱上设有水位计。
[0014]所述水袋上设置有充气孔，所述充气孔通过气路管道同充气泵连接且所述气路管道上设置有大气连通管道和气压计。
[0015]所述无线土压力盒、所述无线加速度计以及所述激光位移计均通讯连接于数据采集器，所述数据采集器通讯连接于计算机处理终端；所述超声波激振器控制器与所述计算机处理终端均通讯连接于总控制器。
[0016]所述激光位移计的激光发射端正对于所述土样的上表面且所述激光位移计通过激光位移计支架同所述模型箱连接。
[0017]本专利技术的优点是：可便捷准确的获得不同土性、水袋不同水量、超声波不同激振频率（包括与超声波激振器关闭的静压条件下的对比）、不同激振时间、激振器不同空间位置等试验条件下，下部土体的土压力、加速度和沉降变形等数据，可针对性的对超声波水袋对下部土层的预压机理进行研究，为实际工程施工中水袋各项参数的设置提供指导。
附图说明
[0018]图1为本专利技术超声波水袋预压模型试验系统的结构示意图；图2为本专利技术超声波水袋预压模型试验系统的平面视图。
具体实施方式
[0019]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
‑
2所示，图中标记1
‑
30分别表示为: 模型箱1、土样2、水袋3、超声波激振器4、连接线5、超声波激振器控制器6、超声波激振器安装口7、充气孔8、注水口9、水箱10、水泵11、出水管12、进水管13、流量计14、排水孔15、集水槽16、排水管17、大气连通管道18、无线
土压力盒19、无线加速度计20、激光位移计21、气路管道22、充气泵23、阀门24、激光位移计支架25、数据采集器26、计算机处理终端27、气压计28、水位计29、总控制器30。
[0020]实施例：如图1
‑
2所示，本实施例涉及一种超声波水袋预压模型试验方法，其试验方法包括以下步骤：1、制备土样2，将土样2捣碎后加入适量的水，搅拌均匀后备用。
[0021]2、平整试验场地，确保模型箱1放置水平无倾斜。
[0022]其中，模型箱1采用钢板制成，用于容纳土样2；模型箱1的四周侧壁面上间隔开设有若干排水孔15，模型箱1的底部四周焊接有一圈集水槽16，集水槽16底部连接有一根排水管17。
[0023]3、在模型箱1内底面上铺设一层土工布，将制备好的土样2分层装入模型箱1内，每铺设一层土样2进行平整，确保土层中尤其是边角位置无大的空腔。其中，土工布的设置，可以防止土样2预固结过程中堵塞排水孔15。
[0024]4、在铺设后一层土样2时将前一层土样2的表面进行刮毛处理，当铺设到监测点位置高度时，埋设土压力盒19和加速度计20，分别用于测量预压土层内部的土压力、加速度。其中，在水平方向上，无线土压力盒19和无线加速度计20在水袋3投影的中心点、角点、中心点和角点连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波水袋预压模型试验方法，其特征在于，所述试验方法包括以下步骤：在模型箱内装入土样并在所述土样内埋设用于监测所述土样的土压力的无线土压力盒和用于监测所述土样的加速度的无线加速度计；对所述土样进行预固结处理；在所述土样上表面摊开摆放水袋并在所述水袋内安装超声波激振器，在所述土样外部设置用于监测所述土样的沉降变形的激光位移计；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，并采集所述无线土压力盒、所述无线加速度计和所述激光位移计的测量数据；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模型箱。2.如权利要求1所述的一种超声波水袋预压模型试验系统，其特征在于：所述模型箱内铺设所述土样的方法包括以下步骤：在所述模型箱内底面铺设有土工布，在所述模型箱内逐层铺设所述土样，所述模型箱内预设有位于不同高度的若干监测层，每铺设至预设的所述监测层高度时，在所述土样中埋设所述无线土压力盒和所述无线加速度计。3.如权利要求1所述的一种超声波水袋预压模型试验系统，其特征在于：对所述模型箱内的所述土样进行预固结的方法包括以下步骤：在完成所述模型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模型箱各侧壁面上间隔分布的排水孔向外流出。4.如权利要求3所述的一种超声波水袋预压模型试验系统，其特征在于：所述模型...

【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：