【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可以进行结构性黏土波速孔压静力触探的室内模型试验装置，适用于岩土工程领域中结构性黏土的制备并对其进行波速孔压静力触探试验。
技术介绍
1、天然沉积黏土在我国沿海地区、河流中下游地区分布广泛。室内外试验和工程实践都表明天然沉积黏土具有一定的结构性，与重塑土的力学特性有很大的差异。实际工程中如果不考虑土的结构性、基于重塑或扰动土样的力学参数，会低估土体抵抗变形和破坏的能力，从而使设计偏于保守，造成经济上的浪费；而如果忽视了当应力水平超过屈服应力后土结构性的损伤，则会高估土体抵抗变形和破坏的能力，给工程带来安全隐患。因此，对天然沉积黏土的结构性进行定量评价具有重要的理论和工程意义。
2、目前主要是通过室内试验对比天然沉积原状黏土与重塑黏土的力学性状的差异定量评价黏土的结构性。但基于室内试验的评价结果受取样质量的影响较大、常常难以准确反映黏土结构性的强弱，而且钻孔取样和室内试验的费用较高、时间较长。而原位测试与室内试验相比，更能真实反映土体的天然结构特性，而且具有快速、经济的优点。因此，有必要研究可靠、经济、高效的黏土结构性原位评价方法。
3、孔压静力触探因具有采集数据多、测试连续、快速高效等优点，是目前岩土工程中应用性最广的原位测试方法。但基于孔压静力触探结果准确评价黏土的结构性比较困难。近年来，随着各种新型传感器的不断开发，现代孔压静力触探技术可以集成地震波、电阻率、密度等多种功能模块，实现了多功能化和多参数化。使得利用多功能静力触探结果准确评价黏土的结构性成为可能。
4、已有学
技术实现思路
1、本专利技术提供一种可以进行结构性黏土波速孔压静力触探的室内模型试验装置及试验方法，可以在其中制备具有不同胶结强度的结构性黏土，并对结构性黏土进行波速孔压静力触探试验，可用于建立黏土的结构性强弱与波速孔压静力触探结果之间的定量关系，有助于实际工程中原位定量评价黏土的结构性。技术方案如下：
2、一种可以进行结构性黏土波速孔压静力触探的试验装置，包括模型箱1、反力框架7、贯入系统、气压加载系统和波速孔压静力触探仪，波速孔压静力触探仪包括探杆23和探头9两部分，模型箱1的底部固定于反力框架7，其特征在于，
3、模型箱壁由若干密封连接的环形刚性圈22组成；
4、贯入系统位于模型箱1的上方，包括，丝杠杆、固定于反力框架7上的丝杠支架10、横梁板11、导轨12和伺服电机19；横梁板11的端部能够沿着导轨12滑移，横梁板11与探杆23固定连接；横梁板11能够沿着丝杠杆向上或向下移动；导轨12设置在丝杠支架10上；伺服电机19用于控制横梁板11沿着丝杠杆和导轨12向下或向上移动，从而实现探杆23带动探头9以设定的速度向下贯入或向上拔出；
5、模型箱1的上部设有可以封闭气体的压力室，压力室包括分别设置有贯穿圆孔的压力室上盖2和压力室下盖3，压力室下盖3的圆孔处设有可以穿过压力室上盖2上的圆孔的空心圆柱轴17，压力室上盖2与模型箱1通过固定连接；空心圆柱轴17外壁与压力室上盖2的圆孔壁之间密封连接，压力室下盖3与模型箱1内壁之间也密封连接；压力室设置有气孔；
6、气压加载系统包括空压机和上述的压力室，空压机16通过气孔向压力室内注气，用于向模型箱内的土样施加设定的固结压力；
7、探头9的外径尺寸与空心圆柱轴17的内径相匹配。
8、进一步的，所述试验装置还包括橡胶囊袋4，低温液体泵14，橡胶囊袋4设置在模型箱壁的外侧，通过低温液体泵14将恒温循环仪18中的液体泵入橡胶囊袋4中。
9、进一步的，环形刚性圈22之间通过密封圈20密封连接。
10、进一步的，所述试验装置还包括设置在土样上部的压电陶瓷装置5，压电陶瓷装置5用于激发地震波。
11、本专利技术同时提供利用所述的试验装置实现的结构性黏土波速孔压静力触探试验方法，包括步骤如下：
12、1)采取黏土土样，制作泥浆并倒入模型箱中，根据结构性强度确定水泥质量，制作水泥浆，将水泥浆倒入模型箱的泥浆中，并搅拌均匀；
13、2)将压力室下盖放置在模型箱的土样上部，然后放置压力室上盖，将压力室上盖与模型箱1通过固定连接，保证压力室气体的密封效果；
14、3)通过气压加载系统向模型箱内的经过处理的黏土土样施加固结压力，通过调节气压大小、使压力室内保持设定的气压值，通过气压使下盖向下移动向模型箱内的黏土土样施加固结压力；水从模型箱的排水孔排出，使黏土土样完成固结并在固结压力下进行养护，制成具有不同固结压力和结构性强度的结构性黏土；
15、4)连接波速孔压静力触探仪的测试系统，使探头从空心圆柱轴中穿过，将探头与探杆连接，并将探杆与横梁板固定连接，向下移动探头，使其端部与模型箱内的结构性黏土表面接触，准备开始进行贯入试验；
16、5)通过伺服电机将探头以设定速度贯入到结构性黏土中，记录波速孔压静力触探仪的测试数据随深度的变化情况；
17、6)贯入到指定深度时，停止贯入，通过激发地震波，接受地震波信号，测量结构性黏土的剪切波速。
18、进一步的，在步骤1)之前，将橡胶囊袋4贴合在模型箱外壁，给模型箱外侧的橡胶囊袋中填充低温液体，通过低温液体泵将恒温循环仪中的低温液体泵入橡胶囊袋中，通过低温液体在橡胶囊袋中的流动循环使模型箱及其内部土样的温度保持为低温。
19、本专利技术具有如下的技术效果：
20、1.在现场进行波速孔压静力触探试验时，通常需要操作人员在地面使用大锤击板法激发出优势剪切波，使用触发器判断激震时刻并触发采集仪器对地震波的信号采集。由于室内模型试验装置中土样的上部为压力室下盖，无法采用大锤击板法激发剪切波，本试验装置通过压电陶瓷装置激发剪切波，压电陶瓷装置设置在压力室下盖下方的土样表面，可以随着土样的固结沉降向下移动，压电陶瓷装置包括两个垂直设置的压电陶瓷晶体激振片，可以激发剪切波，从而可以实现在模型箱中激发地震波的试验要求。
21、2.模型箱壁由一系列圆环形刚性圈组成，当受到剪力时箱壁可以产生一定的变形，可以避免地震波在模型箱壁产生反射从而干扰剪切波速的测量，也可以消除由于压电陶瓷装置激发地震波时引起模型箱振动产生的影响。另外在每个圆环形刚性圈之间设有密封圈，可以防止水从模型箱壁流出、保证模型箱的水密性。
22、3.由于人工制备结构性黏土时需要在黏土土样中添加水泥，为了使水泥的水化反应在固结发生之后再开始，两者混合搅拌时需要在低温下进行。为了解决已有制样装置不能控制固结容器内温度的问题，本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可以进行结构性黏土波速孔压静力触探的试验装置，包括模型箱(1)、贯入系统、气压加载系统和波速孔压静力触探仪，波速孔压静力触探仪包括探杆(23)和探头(9)两部分，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括橡胶囊袋(4)，低温液体泵(14)，橡胶囊袋(4)设置在模型箱壁的外侧，通过低温液体泵(14)将恒温循环仪(18)中的液体泵入橡胶囊袋(4)中。
3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，环形刚性圈(22)之间通过密封圈(20)密封连接。
4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括设置在土样上部的压电陶瓷装置(5)，压电陶瓷装置(5)用于激发地震波。
5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置包括反力框架(7)，模型箱(1)的底部固定于反力框架(7)。
6.利用权利要求1至5任意一项所述的试验装置实现的结构性黏土波速孔压静力触探试验方法，包括步骤如下：
7.根据权利要求6所述的试验方法，其特征在于，在步骤1)之前，将橡胶囊袋
...【技术特征摘要】
1.一种可以进行结构性黏土波速孔压静力触探的试验装置，包括模型箱(1)、贯入系统、气压加载系统和波速孔压静力触探仪，波速孔压静力触探仪包括探杆(23)和探头(9)两部分，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括橡胶囊袋(4)，低温液体泵(14)，橡胶囊袋(4)设置在模型箱壁的外侧，通过低温液体泵(14)将恒温循环仪(18)中的液体泵入橡胶囊袋(4)中。
3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，环形刚性圈(22)之间通过密封圈(20)密封连接。
4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还...
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