一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种真空—堆载联合预压软土地基的模型试验装置，包括模型箱、表面加载系统、真空加载系统、位移量测系统和孔隙水压量测系统；所述位移量测系统包括沉降量测装置和侧向变形量测装置，沉降量测装置包括竖向位移传感器、测试导线、磁性表座和沉降标，竖向位移传感器通过磁性表座固定于模型箱主体，侧向变形量测装置为柔性橡胶条，柔性橡胶条通过透明胶带粘贴于透明有机玻璃墙；孔隙水压量测系统包括微型孔隙水压力计和测试导线。本发明专利技术模型试验装置制作简单、操作方便、便于移动，可进真空—堆载联合预压模型试验，并全面量测模型地基的沉降、侧向变形和孔隙水压，为系统地研究排水板地基的变形规律并建立和完善预测方法提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置
本专利技术属于软粘土地基处理领域，涉及一种模型试验装置，尤其涉及一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置。
技术介绍
软土地基广泛分布于人口稠密的沿海地区、河口地区及湖泊区域。此外，随着我国国民经济的快速发展，近年来沿海地区各类疏浚淤泥吹填造地工程，形成大量的软土地基，致使建于软土地区的基础设施(如铁路、公路、机场、厂房码头和港口)不断增多并趋于密集。由于软土地基含水量高、压缩性强、抗剪强度低等不良工程性质，在新修建筑(如公路和铁路路堤)荷载作用下往往易产生过大的沉降和侧向变形，且地基变形持续时间长，工后变形占比大。过大的沉降和沉降差易引起上部结构的倾斜、开裂或改变线路的线性，并引起过渡段跳车等问题或病害，严重影响结构和线路的正常使用或运营；过大的侧向变形则会导致对相邻既有地基基础的挤压和不良作用，引起临近桩体产生过大的弯矩，引起桥墩或桥台的侧移，甚至导致桩体结构或地下管线的破坏而危及既有建筑结构的稳定性和安全性，亦已成为工程设计中不可忽视的问题。因此，如何快速、有效、经济的处理软土地基成为地基工程领域需要考虑的关键问题。目前，常用的软土地基处理方法有：水泥土搅拌桩法、旋喷桩法、水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法和塑料排水板(PVD)法等。其中塑料排水板结合预压处理法以其工期短、无需大型施工机械、成本低且对环境污染小等优点而被广泛运用。塑料排水板法的预压形式包括堆载预压、真空预压和真空-堆载联合预压。关于堆载预压的方案，专利技术人和其他研究者做过了一些研究；如论文《ExperimentalinvestigationoflateraldisplacementofPVD-improveddeposit》(GeomechanicsandEngineering，Vol.9，No.5(2015)585-599).但通过后期的研究发现：堆载预压往往在地基中产生较大的剪应力，引起地基向外(远离堆载区)的侧向变形，并挤压邻近地基基础或地下管线。真空压力为各向同性“抽吸”荷载，趋向于引起地基向内(朝向预压区)的侧向变形，并易导致预压区边缘开裂而影响地基的整体性和稳定性。真空-堆载联合预压法结合了真空预压法和堆载预压法两者的优势，可进一步减小地基的工后沉降，缩短上部工程结构的施工工期,能对地基取得良好的加固效果。通过模型试验对真空-堆载联合预压技术的工法和机理开展研究是推动该项技术进一步成熟和大面积推广应用的前提。在本专利技术之前，模型试验装置主要单一针对堆载预压法或真空预压法，且量测系统主要关注于模型地基沉降或其内部超孔隙水压的变化规律，往往忽视了对模型地基侧向变形的量测。本专利技术公开的试验装置，可开展真空-堆载联合预压排水板地基的模型试验，并全面量测模型地基的沉降、超孔隙水压和侧向变形，为系统地研究排水板地基的变形规律并建立和完善预测方法提供试验基础和依据。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置，该试验装置可全面量测模型地基不同位置处的沉降、超孔隙水压和侧向变形，便于获取更为精确和广泛的数据，为系统地研究排水板地基的变形规律并建立和完善预测方法提供试验基础和依据。为了解决上述的技术问题，本技术采用如下技术方案：本技术一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置，包括模型箱、表面加载系统、真空加载系统、位移量测系统和孔隙水压量测系统；所述模型箱包括槽钢(18)、钢板、透明有机玻璃墙(1)和滚轮(16)；所述表面加载系统包括反力梁(19)、加压气缸(6)、空气压缩机(13)、气压表(20)、连接管和加压钢板(4)；所述真空加载系统包括真空泵(11)、抽滤瓶(9)、真空表(12)、真空管和排水板(3)；所述位移量测系统包括沉降量测装置和侧向变形量测装置；所述沉降量测装置包括竖向位移传感器(7)、测试导线、磁性表座和沉降标(8)，竖向位移传感器(7)通过磁性表座固定于模型箱主体，用于量测模型地基的表面沉降，沉降标(8)用于量测模型地基内部不同位置处的沉降量；侧向变形量测装置为柔性橡胶条(5)，柔性橡胶条(5)预先通过透明胶带粘贴于透明有机玻璃墙(1)，模型地基填筑至透明胶带位置时，移除透明胶带，柔性橡胶条(5)吸附于透明有机玻璃墙(1)，其位置可随模型地基的变形而变化。作为优选，所述沉降标的个数为N；所述微型孔隙水压力计(2)的个数为N-1。作为进一步的优选方案，孔隙水压力计与沉降标交替分布，且任意一个空隙水压力计设置于相邻沉降标间距的1/2处，可反映相邻沉降标间土层的孔隙水压变化情况，便于通过孔隙水压量测值计算相邻沉降标间土层的压缩变形，并与沉降标测试结果互为校核，提高测试精度和可靠性。本技术一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置，所述槽钢(18)经螺栓连接构成模型箱框架，钢板构成模型底板，透明有机玻璃墙(1)构成模型箱四周墙体，滚轮(16)安装于模型箱框架四角位置。在本技术中，所述的模型箱主体为金属材料，槽钢经螺栓连接构成模型箱框架，钢板构成模型底板，透明有机玻璃墙构成模型箱四周墙体，滚轮安装于模型箱框架四角位置；模型箱底板和四周透明有机玻璃墙通过螺栓与模型箱框架连接，各连接缝采用密封胶进行密封处理；模型箱四周墙体表面均匀涂抹一层减小模型地基土与模型箱之间摩擦的润滑剂(如凡士林)；模型箱底板中心线处开设2个排水孔，每个排水孔分别与连接有阀门的排水管相连，排水管出水口高度与模型地基表面齐平。作为优选，模型箱底板和模型地基表面铺设排水土工布，通过模型箱底板排水阀门的打开和关闭，可开展双面排水或单面排水的模型试验。本技术一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置，所述表面加载系统反力梁(19)为工字钢，反力梁通过螺栓和槽钢(18)与模型箱主体相连接，加压气缸(6)为3个，通过螺栓安装于反力梁(19)跨中位置，并经由连接管与气压表(20)和空气压缩机(13)相连通，加压钢板(4)为3块，并通过钢套筒与加压气缸(6)连接。本技术一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置，所述真空加载系统的排水板(3)与模型箱底部保留一定的距离H，排水板(3)顶部与连接有真空管的塑料密封帽(17)连接，各真空管经三通接头与主真空管连接，主真空管与配有真空表(12)的透明抽滤瓶(9)连接，抽滤瓶(9)放在电子称(10)上进行称重，并和真空泵(11)通过真空管连接；所述H的取值为8-12cm、优选为10厘米。本技术一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置，所述孔隙水压量测系统包括N-1个微型孔隙水压力计(2)和测试导线，N-1个孔隙水压力计(2)分别埋设于模型地基中心的不同深度处。所述N为沉降标个数，所述N大于等于3。本技术一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置，所述的模型箱底板和四周透明有机玻璃墙(1)通过螺栓与模型箱框架连接，各连接缝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置，其特征在于：包括模型箱、表面加载系统、真空加载系统、位移量测系统和孔隙水压量测系统；/n所述模型箱包括槽钢(18)、钢板、透明有机玻璃墙(1)和滚轮(16)；/n所述表面加载系统包括反力梁(19)、加压气缸(6)、空气压缩机(13)、气压表(20)、连接管和加压钢板(4)；/n所述真空加载系统包括真空泵(11)、抽滤瓶(9)、真空表(12)、真空管和排水板(3)；/n所述位移量测系统包括沉降量测装置和侧向变形量测装置；/n所述沉降量测装置包括竖向位移传感器(7)、测试导线、磁性表座和沉降标(8)，竖向位移传感器(7)通过磁性表座固定于模型箱主体，用于量测模型地基的表面沉降，沉降标(8)用于量测模型地基的分层沉降量；侧向变形量测装置为柔性橡胶条(5)，柔性橡胶条(5)预先通过透明胶带粘贴于透明有机玻璃墙(1)，模型地基填筑至透明胶带位置时，移除透明胶带，柔性橡胶条(5)吸附于透明有机玻璃墙(1)，其位置可随模型地基的变形而变化。/n

【技术特征摘要】
1.一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置，其特征在于：包括模型箱、表面加载系统、真空加载系统、位移量测系统和孔隙水压量测系统；
所述模型箱包括槽钢(18)、钢板、透明有机玻璃墙(1)和滚轮(16)；
所述表面加载系统包括反力梁(19)、加压气缸(6)、空气压缩机(13)、气压表(20)、连接管和加压钢板(4)；
所述真空加载系统包括真空泵(11)、抽滤瓶(9)、真空表(12)、真空管和排水板(3)；
所述位移量测系统包括沉降量测装置和侧向变形量测装置；
所述沉降量测装置包括竖向位移传感器(7)、测试导线、磁性表座和沉降标(8)，竖向位移传感器(7)通过磁性表座固定于模型箱主体，用于量测模型地基的表面沉降，沉降标(8)用于量测模型地基的分层沉降量；侧向变形量测装置为柔性橡胶条(5)，柔性橡胶条(5)预先通过透明胶带粘贴于透明有机玻璃墙(1)，模型地基填筑至透明胶带位置时，移除透明胶带，柔性橡胶条(5)吸附于透明有机玻璃墙(1)，其位置可随模型地基的变形而变化。


2.根据权利要求1所述的一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置，其特征在于：所述槽钢(18)经螺栓连接构成模型箱框架，钢板构成模型底板，透明有机玻璃墙(1)构成模型箱四周墙体，滚轮(16)安装于模型箱框架四角位置。


3.根据权利要求1所述的一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置，其特征在于：所述表面加载系统反力梁(19)为工字钢，反力梁通过螺栓和槽钢(18)与模型箱主体相连接，加压气缸(6)为3个，通过螺栓安装于反力梁(19)跨中位置，并经由连接管与气压表(20)和空气压缩机(13)相连通，加压钢板(4)为3块，并通过钢套筒与加压气缸(6)连接。


4.根据权利要求1所述的一种真空-堆载联合预压下塑料排水板地基的模型试验装置，其特征在于：所述真空加载系统的排水板(3)与模型箱底部保留一定的距离H，排水板(3)顶部与连接有真空管的塑料密封帽(17)连接，各真空管经三通接头与主真空管连接，主真空管与配有真...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐方，韩諝，冷伍明，聂如松，杨奇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43