一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置，透明制樣膜與試驗土箱的內側壁緊密貼合，透明制樣膜密封形成為試驗軟土提供封閉環境的試驗空腔；透明制樣膜設有與試驗空腔相連通的裝土孔和排氣孔；注氣空心球置于試驗空腔內，注氣導管與注氣空心球相連通；塑料排水板置于試驗軟土內與排水導管相連接；本發明采用透明的試驗土箱、透明制樣膜封裝試驗土體，能直觀地監測真空預壓過程中的排水效果與壓力氣體注入后的影響作用，剛性加載板設置于試驗軟土上方，實施豎向均勻加載，模擬不同深度位置的軟土應力環境，尤其適用于深厚軟土地基的模擬，能同時實施不同的真空預壓和壓力氣體注入方案，從而很好地模擬真空聯合注氣的軟基處理效果。
【專利說明】
一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置
技術領域
[0001]本發明涉及軟弱地基處理技術領域，更具體地說，它涉及一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置。
【背景技術】
[0002]隨著沿海、沿江城市經濟和基礎建設的蓬勃發展，以及進一步的城市發展規劃，國內一些港口出現陸域用地不足的情況，將疏浚出來的淤泥用來填海造陸或構造碼頭港口的陸域，這已經成為土地開發的重要手段。比如浙江省海岸線6696公里，居全國首位，面積500平方米以上島嶼3061個，從“十五”到“十三五”，浙江沿海港口經濟的空前發展對相應的港口工程、海岸工程建設力度不斷加大，依托港口發展的臨港工業基地、物流園區等用地基本靠圍填，所以大面積疏浚吹填土地基的加固處理尤為重要。與吹填土有關的巖土工程問題越來越突出，核心問題是吹填土軟基的處理。
[0003]近年來，真空聯合注氣的軟基處理方法已逐漸在工程中獲得了初步應用，但其軟基處理效果受到大量因素的影響與制約，其內在的注氣影響機制及控制技術還沒有認識清楚，缺乏實用有效的理論分析方法，工程應用中有著很大的盲目性，因此該方法尚未得到較好的推廣應用。為彌補理論分析的局限性，對大面積的軟基處理工程，需要結合室內模型試驗進行分析，其中的關鍵控制技術是如何模擬不同深度軟土地基中的真空與注氣耦合作用，而目前尚未發現該模型試驗裝置。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種容易實現真空與注氣耦合作用的模擬真空聯合注氣的軟基處理機制的試驗裝置。
[0005]為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案:
[0006]—種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置，包括透明制樣膜、塑料排水板、排水導管、注氣空心球、注氣導管、剛性加載板和試驗土箱;所述透明制樣膜與試驗土箱的內側壁緊密貼合，所述透明制樣膜密封形成為試驗軟土提供封閉環境的試驗空腔;所述透明制樣膜設有與試驗空腔相連通的裝土孔和排氣孔，從裝土孔灌入泥漿形成試驗軟土，其中泥漿的水體與氣體從排氣孔排走;所述注氣空心球置于試驗空腔內，所述注氣導管與注氣空心球相連通向試驗軟土注入壓力氣體;所述塑料排水板置于試驗軟土內，與排水導管相連接，經排水導管對試驗軟土進行真空預壓;所述的剛性加載板設置于試驗軟土上方，對軟土實施均勻加載，模擬不同深度位置的軟土應力環境。
[0007]本發明進一步設置:所述塑料排水板安裝在試驗軟土的上層。
[0008]本發明進一步設置:所述塑料排水板位于裝土孔正下方，埋設在試驗軟土中。
[0009]本發明進一步設置:所述的透明制樣膜由硅橡膠材料制作，所述試驗土箱為圓筒狀。
[0010]本發明進一步設置:所述注氣空心球安裝在試驗軟土的下層。
[0011]本發明進一步設置:所述的注氣空心球設有注氣孔，所述的注氣空心球的球體表面包裹有無紡布。
[0012]本發明進一步設置:所述注氣孔均勻布在注氣空心球的四分之一球面上，所述注氣孔朝向試驗軟土中心設置。
[0013]與現有技術相比，本發明操作簡單、監測方便，具有以下突出優點:
[0014]I).本發明采用圓筒狀的試驗土箱，并以透明制樣膜進行封裝，能直觀地監測真空預壓過程中的排水效果與壓力氣體注入后的影響作用，且能適應軟土的固結、沉降變形，利于模擬真空預壓過程中的土體排水固結過程。
[0015]2).本發明在軟土頂面安裝剛性加載板，易于實施豎向均勻加載，模擬不同深度位置的軟土應力環境，尤其適用于深厚軟土地基的模擬。
[0016]3).本發明能同時實施不同的真空預壓和壓力氣體注入方案，從而很好地模擬真空聯合注氣的軟基處理效果。
[0017]4).本發明中的塑料排水板型號及試驗長度、注氣空心球位置、真空預壓和壓力氣體注入方案均可根據需要調整，在對比分析基礎上優化實施效果，試驗結果能直接應用于工程，降低未來的軟土地基處理成本。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置的結構示意圖。
[0019]圖2為本發明一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置的俯視結構示意圖。
[0020]圖3為注氣導管和注氣空心球注的結構示意圖。
[0021]圖中1、軟土地基;2、透明制樣膜;3、塑料排水板;4、排水導管;5、注氣空心球;6、注氣導管;7、剛性加載板;8、排氣孔;9、試驗土箱;1、裝土孔。
【具體實施方式】
[0022]參照附圖1至圖3對本發明一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置做進一步詳細說明。
[0023]—種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置，其結構如圖1至圖3所示，該試驗裝置包括試驗軟土 1、透明制樣膜2、塑料排水板3、排水導管4、注氣空心球5、注氣導管6、剛性加載板7和試驗土箱9，所述透明制樣膜2與試驗土箱9的內側壁緊密貼合，所述透明制樣膜2密封形成為試驗軟土提供封閉環境的試驗空腔;所述透明制樣膜2設有與試驗空腔相連通的裝土孔10和排氣孔8。
[0024]其中排水導管4的底端與塑料排水板3相連，另一端與真空栗連接，其操作原理與常規真空預壓法相同，所述注氣導管6—端與注氣空心球5連接，另一端與空壓機連接，空壓機提供恒定的壓力氣體。
[0025]在注氣空心球5的四分之一球面上，均勻布設了大量用于注氣的細孔，以使注入氣體能從各方向均勻進入試驗軟土 1，由于注氣空心球5安裝在試驗軟土I的底部外側，所以只需要對注氣空心球5的四分之一球面進行注氣孔布設。
[0026]試驗軟土I被封裝在透明制樣膜2中，土體表面的多余水體與氣體均從排氣孔8排出，在排氣孔8底部設置長纖無紡布，土顆粒不會從該孔流失，制樣完成后，將排氣孔8加蓋密閉，剛性加載板7安裝在試驗軟土I之上方，試驗軟土I的上表面必須平整，以使剛性加載板7能水平安置、豎向加載均勻，在剛性加載板7上，進行均勻加載，模擬不同深度處的軟土地基應力環境。
[0027]試驗土箱9為圓筒狀，為透明有機玻璃材質，高度為3米，直徑為1.5米，壁厚20mm;透明制樣膜2為硅橡膠材料，高透明，厚度為3mm;設置于透明制樣膜2上表面的排氣孔8，直徑為5mm，可以加蓋封閉；塑料排水板3為B型，長度為I米;排水導管4和注氣導管6采用外徑為4.6mm的PE氣管。注氣空心球5為鋼制空心球，外徑為5cm，壁厚2mm，注氣孔直徑為0.5mm,布置間距5mm;注氣空心球5以長纖無紡布包裹，旨在避免泥土細顆粒漏入注氣空心球5;剛性加載板7為鋼板，厚度20mm，直徑比試驗土箱9內徑小5mm。裝土孔10為與透明制樣膜2連接的硅橡膠管，直徑為1cm;排氣孔8的孔徑為lcm，用以排除裝土過程、土體固結過程中的多余水體與氣體。
[0028]其工作過程如下:
[0029]I).鋪設透明制樣膜2于試驗土箱9中，二者底面緊密貼合，并在鋪設透明制樣膜2底部裝設注氣空心球5和注氣導管6，打開排氣孔8，關閉注氣導管6;
[0030]2).根據試驗土體含水量需要，按比例配置土體和水，拌合均勻，形成泥漿；
[0031]3).將拌合均勻的泥漿，從裝土孔10灌入透明制樣膜2中，裝土過程中必須確保透明制樣膜2側膜面與試驗土箱9的壁面貼合緊密；
[0032]4).透明制樣膜2完全充滿土體后，將塑料排水板3從裝土孔10插入土體中，塑料排水板3完全埋設在軟土中，封閉裝土孔10;
[0033]5).在土樣上面安裝剛性加載板7，確保其安裝水平，利于豎向加載均勻；
[0034]6).在剛性加載板7上面加載，使其下覆土體的應力狀態與工程實際相符合；
[0035]7).透明制樣膜2中泥漿的靜置固結時間，必須滿足土體達到試驗所需固結度，靜置過程中產生的多余水體從排氣孔8排出；
[0036]8).透明制樣膜2中的軟土達到試驗要求后，將排氣孔8封閉，形成封閉的軟土試驗環境；
[0037]9).打開排水導管4，對透明制樣膜2中的軟土進行真空預壓，并根據需要定時開閉注氣導管6進行壓力氣體的注入；
[0038]10).試驗中可進行相關數據監測，以真空排水量-時間曲線分析注氣的排水效果，以軟土頂面的沉降-時間曲線研究真空聯合注氣的軟基處理機制；
[0039]11).改變塑料排水板3長度、注氣空心球5的安裝位置、變化真空度和注氣壓力，重復以上試驗，對比分析注氣對真空預壓軟基處理效果的影響機理，優化塑料排水板3與注氣空心球5的布置方案、真空與注氣聯合實施方案。
[0040]以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置，其特征是:包括透明制樣膜、塑料排水板、排水導管、注氣空心球、注氣導管、剛性加載板和試驗土箱； 所述透明制樣膜與試驗土箱的內側壁緊密貼合，所述透明制樣膜密封形成為試驗軟土提供封閉環境的試驗空腔； 所述透明制樣膜設有與試驗空腔相連通的裝土孔和排氣孔，從裝土孔灌入泥漿形成試驗軟土，其中泥漿的水體與氣體從排氣孔排走； 所述注氣空心球置于試驗空腔內，所述注氣導管與注氣空心球相連通向試驗軟土注入壓力氣體； 所述塑料排水板置于試驗軟土內，與排水導管相連接，經排水導管對試驗軟土進行真空預壓； 所述剛性加載板設置于試驗軟土上方，對軟土實施均勻加載，模擬不同深度位置的軟土應力環境。2.根據權利要求1所述的一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置，其特征是:所述塑料排水板安裝在試驗軟土的上層。3.根據權利要求2所述的一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置，其特征是:所述塑料排水板位于裝土孔正下方，埋設在試驗軟土中。4.根據權利要求1所述的一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置，其特征是:所述的透明制樣膜由硅橡膠材料制作，所述試驗土箱為圓筒狀。5.根據權利要求1或2或3或4所述的一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置，其特征是:所述注氣空心球安裝在試驗軟土的下層。6.如權利要求5所述的一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置，其特征是:所述的注氣空心球設有注氣孔，所述的注氣空心球的球體表面包裹有無紡布。7.如權利要求6所述的一種模擬真空聯合注氣的軟基處理試驗裝置，其特征是:所述注氣孔均勻布在注氣空心球的四分之一球面上，所述注氣孔朝向試驗軟土中心設置。
【文檔編號】E02D33/00GK105862936SQ201610243151
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月18日
【發明人】屠紅珍, 謝立全, 楊友良, 趙丁靈, 葉國興, 夏來琦, 方娟, 范與李
【申請人】溫州交通技術學校