真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)裝置以及真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)的方法
【專利說明】真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)裝置以及真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)裝。本發(fā)明還涉及采用上述真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)裝置進(jìn)行真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]目前，沿海城市為緩解用地緊張矛盾，大量土地需通過圍海造陸形成。圍海造陸所用吹填土一般采用港池和航道的疏浚淤泥，經(jīng)水力吹填形成陸域場地，含水率高達(dá)80%以上，新近吹填的場地甚至可以達(dá)到200%左右。另外，由于水力分選原因，軟弱土地基上部土層顆粒極細(xì)，以黏粒和膠粒為主，顆粒間連接很弱，尚未形成具有強(qiáng)度的土骨架結(jié)構(gòu)，土顆粒隨水流動性強(qiáng)。軟粘土具有高含水量、高壓縮性、高觸變性、低抗剪強(qiáng)度等諸多不利的工程性質(zhì)。高壓縮性會導(dǎo)致地基有相當(dāng)大的沉降和沉降差；低滲透性使得沉降的持續(xù)時間很長，有可能影響建筑物的正常使用；低強(qiáng)度使得地基承載力和穩(wěn)定性往往不能滿足工程要求。因此，如何有效、快速、經(jīng)濟(jì)地加固此類超軟弱地基則成為一個必須解決的技術(shù)難題。
[0004]真空預(yù)壓法由瑞典皇家地質(zhì)學(xué)院杰爾曼教授于1952年提出，相比自然晾曬法、堆載預(yù)壓法等軟土地基處理方法，真空預(yù)壓法在所需時間和處理效果上均有明顯的優(yōu)勢。近年來，與真空預(yù)壓相關(guān)的研宄工作越來越多，真空預(yù)壓在實(shí)際工程中的應(yīng)用也不斷增加，未來發(fā)展前景廣闊。而當(dāng)真空預(yù)壓在處理滲透系數(shù)為10_8cm/s甚至接近10_9cm/s的低滲透性軟粘土?xí)r就表現(xiàn)出了局限性，處理效果往往受制于土體的深度和土中真空度的大小。為了達(dá)到更好的處理土體的效果，后續(xù)又發(fā)展出了很多與其他方法聯(lián)合的新技術(shù)，如真空預(yù)壓聯(lián)合堆載法，真空預(yù)壓聯(lián)合強(qiáng)夯法，真空預(yù)壓聯(lián)合電滲法。由于真空預(yù)壓和電滲對土體有相似的加固機(jī)理，且電滲法不受土顆粒大小的影響，兩種方法在加載過程中都不會使土體產(chǎn)生剪切破壞。當(dāng)真空-電滲聯(lián)合作用時:早期土體含水量較大時，僅通過真空預(yù)壓法便能夠快速排出土中大部分的自由水，但隨著含水量的降低，真空預(yù)壓處理效果降低；待后期土體含水量較小時，用電滲聯(lián)合真空預(yù)壓便能夠進(jìn)一步降低土體中的含水量。通過真空預(yù)壓與電滲的聯(lián)合應(yīng)用便可改變傳統(tǒng)地基處理方式的局限性，達(dá)到有效加固土體的目的，最大程度上降低了地基處理的時間和成本，所以真空-電滲聯(lián)合法便成為了軟土地基處理中較為有效和前途的方法之一(具有較好的應(yīng)用前景)。
[0005]真空-電滲聯(lián)合法在處理軟土地基時雖有著明顯的優(yōu)勢，越來越多的專家也對此開展了研宄并取得了不錯的成果，但依然有幾個問題尚未解決:真空預(yù)壓過程中排水板彎折的變化規(guī)律不明、土中孔隙水壓力及真空度的傳遞規(guī)律不明、真空系統(tǒng)和電滲系統(tǒng)的整合性不高。在室內(nèi)開展模型試驗(yàn)是研宄真空-電滲的聯(lián)合形式和相互作用機(jī)理的最佳方式，也是將真空-電滲聯(lián)合地基處理方式推廣到實(shí)際工程中大規(guī)模應(yīng)用的前提和重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)有的模型試驗(yàn)裝置雖能模擬較好地在室內(nèi)模擬真空預(yù)壓加固軟土地基，但無法觀測排水板的變化情況，土中傳感器的埋設(shè)位置也不能夠精確控制。此外，大量傳感器線路的導(dǎo)出還會加重密封膜表面的漏氣，減弱其密封性，使得土體真空度不能達(dá)到預(yù)期要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)裝置，該裝置可在室內(nèi)方便快捷地模擬真空-電滲聯(lián)合處理軟土地基，在保證密封性的前提下能夠精確測量土體不同位置的真空度及孔隙水壓力，能夠清晰的觀測土體固結(jié)過程中塑料排水板的彎折變化情況并精確測量其位移變化。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還包括提供一種采用真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)裝置進(jìn)行真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)的方法。
[0007]為此，本發(fā)明是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的:真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)裝置，其特征是:包括鋼化玻璃模型箱，鋼化玻璃模型箱上沿高度方向開設(shè)有測量孔位，微型孔隙水壓力計設(shè)置于鋼化玻璃模型箱內(nèi)且通過信息線穿過測量孔位與外部儀器連接，所述鋼化玻璃模型箱內(nèi)部中間豎向插入有塑料排水板，所述鋼化玻璃模型箱內(nèi)豎向插入有鋼筋，鋼筋與陽極接線柱連接，所述塑料排水板內(nèi)沿高度方向設(shè)置有導(dǎo)電銅線，導(dǎo)電銅線與陰極接線柱連接，陰極接線柱和陽極接線柱通過導(dǎo)線連至外部直流電源，排水主管穿過鋼化玻璃模型箱與塑料排水板的上端連接，所述排水主管與抽濾瓶連接，抽濾瓶通過管道與真空泵連接，所述排水主管上設(shè)置有真空表，所述抽濾瓶放置于電子秤上；所述鋼化玻璃模型箱上橫向標(biāo)注有橫向位移刻度，沿所述鋼化玻璃模型箱高度方向分布有多道所述橫向位移刻度。
[0008]本發(fā)明還提供了采用上述真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)裝置進(jìn)行真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)的方法，包括A、在鋼化玻璃模型箱I內(nèi)填入土樣，填至相應(yīng)高度時安裝真空度及孔壓的測量系統(tǒng)；B、填完土樣后敷設(shè)土工膜，將銅線用塑料絲綁扎在塑料排水板上，將塑料排水板順著模型箱中部插入土中，插入鋼筋陽極，將塑料排水板連接手型接頭連接至排水主管，將排水主管從模型箱頂部玻璃面板的排水管引出孔位引出，將銅線連至陰極接線柱，蓋上模型箱頂部玻璃面板；C、鋼筋陽極通過金屬墊片搭接至陽極接線柱，將陰極接線柱和陽極接線柱通過分別導(dǎo)線連接至兩臺外置直流電源；D、將排水主管連接至抽濾瓶，將抽濾瓶通過橡皮管連接至真空泵，利用玻璃膠對模型箱頂部玻璃面板的開口及四周進(jìn)行密封處理，將抽濾瓶放置于電子秤上以便計量排水量，打開真空泵進(jìn)行真空預(yù)壓試驗(yàn)，利用抽濾瓶上部的真空表控制真空泵的工作功率，通過上中下三道橫向位移刻度記錄排水板的實(shí)時橫向位移的彎折情況，并將中部的橫向位移刻度數(shù)據(jù)除以上部橫向位移刻度和下部橫向位移刻度之和，數(shù)值越大代表彎折程度越大；E、真空預(yù)壓后期時開啟直流電源進(jìn)行真空-電滲聯(lián)合試驗(yàn)。
[0009]本發(fā)明提供的真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單合理，操作方便，能用于開展室內(nèi)真空預(yù)壓法聯(lián)合電滲法加固軟涂地基的模型試驗(yàn)，在保證密封性的前提下能夠精確測量土體不同位置的真空度及孔隙水壓力，能夠清晰的觀測土體固結(jié)過程中塑料排水板的彎折變化情況并精確測量其位移變化，由此更直觀的反映土體固結(jié)過程中塑料排水板的彎折情況及土中真空度和孔隙水壓力的變化規(guī)律。由于塑料排水板彎折情況是真空預(yù)壓處理過程中隨著土體的固結(jié)必然產(chǎn)生的結(jié)果，而塑料排水板彎折的發(fā)生會嚴(yán)重影響真空預(yù)壓中真空度的有效傳遞，因此對塑料排水板的彎折情況進(jìn)行研宄有重要的意義，本發(fā)明在能夠完成孔壓、真空度、沉降等參數(shù)測量的同時，還可通過豎向分布的多道橫向刻度測量塑料排水板在彎折情況下的不同高度部位的位移，由此得到更加精確的塑料排水板彎折變化數(shù)據(jù)，更有利于試驗(yàn)研宄塑料排水板彎折情況與土體真空度、孔壓變化之間的規(guī)律。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明提供的真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為圖1中的鋼化玻璃模型箱頂蓋示意圖。
[0012]圖3為圖1中的塑料排水板示意圖。
[0013]圖4為圖1中的真空度測量系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5為圖1中的孔壓測量系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參照圖1~5所示，本發(fā)明提供的真空預(yù)壓聯(lián)合電滲試驗(yàn)裝置，包括鋼化玻璃模型箱1，鋼化玻璃模型箱I上沿高度方向開設(shè)有測量孔位2，微型孔隙水壓力計7設(shè)置于鋼化玻璃模型箱I內(nèi)且通過信息線穿過測量孔位2與外部儀器連接，所述鋼化玻璃模型箱I內(nèi)部中間豎向插入有塑料排水板9，所述鋼化玻璃模型箱I內(nèi)豎向插入有鋼筋12，鋼筋12與陽極接線柱17連接，所述塑料排水板9內(nèi)沿高度方向設(shè)置有導(dǎo)電銅線10，導(dǎo)電銅線10與陰極接線柱15連接，陰極接線15柱和陽極接線柱17通過導(dǎo)線連至外部直流電源，排水主管13穿過鋼化玻璃模型箱I與塑料排水板9的上端連接，所述排水主管13與抽濾瓶19連接，抽濾瓶19通過管道20與真空泵21連接，所述排水主管13上設(shè)置有真空表22，所述抽濾瓶19放置于電子秤23上；所述鋼化玻璃模型箱I上橫向標(biāo)注有橫向位移刻度24，沿所述鋼化玻璃模型箱I高度方向分布有多