一种软土固结沉降试验测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及软土固结技术领域，特别是涉及一种软土固结沉降试验测试装置。


背景技术：

2.我国高速公路建设广泛分布着大面积的软土地基，软土由于其含水量、压缩性高，且固结排水困难，导致软土地基存在稳定性差等缺点，进而影响工程结构稳定性，对建筑工程施工以及路面施工带来了极大危害。真空预压是处理大面积软弱地基的常用方法。为研究这种方法的预压机理、设计方法、施工工艺及处理效果，可在室内进行真空预压模型试验。真空预压法是在软粘土中设置竖向塑料排水板或砂井，上铺砂层，再覆盖薄膜封闭，抽气使膜内排水带、砂层等处于部分真空状态，排除土中的水分，使土预先固结以减少地基后期沉降的一种地基处理方法。该方法可加速土体中孔隙水排出，加速土体孔隙水压力转化为有效应力，加快地基土体固结，从而达到快速提高软土的密实度、强度和地基承载力的目的。堆载预压法是通过在软土地基表面施加外荷载，促使土体孔隙水慢慢被排出，土体孔隙水压力逐渐转化为有效应力，地基土体发生固结沉降变形，从而达到提高软基密实度、强度和地基承载力等目的。然而，这两种地基处理技术理论研究远远落后于工程实践。
3.因此，亟需设计一种软土固结沉降试验测试装置来克服现有技术的不足。


技术实现要素：

4.本实用新型为达到上述技术目的所采用的技术方案是：一种软土固结沉降试验测试装置，其特征在于，包括：试验筒，所述实验筒内滑动设有活塞板，所述活塞板的中部设有竖直向下的排水管，所述活塞板背离所述排水管朝向的方向上还设有真空室，所述真空室与所述排水管对应，所述真空室上连接有真空管，所述真空管贯穿所述试验筒的顶部与外界的真空泵连接。
5.在一个优选的实施例中，所述活塞板与所述试验筒密封连接将所述试验筒隔断分为静压室及试验室，所述真空室位于所述静压室内，所述排水管位于所述试验室内。
6.在一个优选的实施例中，所述静压室的高度小于所述试验室的高度。
7.在一个优选的实施例中，还包括电动压敏元件，所述电动压敏元件的一端贯穿所述试验筒的顶部及活塞板位于所述试验室内。
8.在一个优选的实施例中，所述试验筒的顶部设有压力计。
9.在一个优选的实施例中，所述试验筒的顶部上还设有刻度盘。
10.在一个优选的实施例中，所述试验筒的底部上与所述试验筒底壁间隔设置有土工布。
11.在一个优选的实施例中，还包括：真空压缩机、空气水分离器，真空泵；所述空气水分离器设有两个，其中一个与所述真空管连接，另一个与所述试验筒连接，所述真空压缩机与连接所述试验筒的所述空气水分离器连接，所述真空泵与连接所述真空管的所述空气水
分离器连接；
12.在一个优选的实施例中，还包括：箱体，所述箱体的一侧内设有用于放置所述试验筒的固结室，所述箱体的另一侧上下依次设有用于放置所述真空泵、所述真空压缩机的两个放置室，两个所述空气水分离器和所述真空压缩机放置于其中一个所述放置室内。
13.本实用新型的有益效果是：本实用新型通过本装置可分别对试验土壤进行堆载预压试验和真空预压试验，且还可以同时进行堆载预压试验和真空预压试验，堆载预压荷载容易施加，且压力值在整个实验过程中保持不变，结构简单，试验方便。
附图说明
14.图1为本实用新型提供的软土固结沉降试验测试装置的结构示意图；
15.图2为本实用新型的平面示意图；
16.图3为本实用新型试验筒的结构示意图；
17.图4为本实用新型试验筒的截面示意图。
18.1、试验筒；101、静压室；102、试验室；11、活塞板；12、排水管；13、真空室；14、真空管；15、电动压敏元件；16、压力计；17、刻度盘；18、土工布。
19.2、箱体；201、固结室；202、放置室；21、真空压缩机；22、空气水分离器；23、真空泵；24、显示屏。
具体实施方式
20.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
21.如图1-图4所示，本实用新型提供一种软土固结沉降试验测试装置，包括：试验筒1，所述实验筒内滑动设有活塞板11，所述活塞板11的中部设有竖直向下的排水管12，所述活塞板11背离所述排水管12朝向的方向上还设有真空室13，所述真空室13与所述排水管12对应，所述真空室13上连接有真空管14，所述真空管14贯穿所述试验筒1的顶部与外界的真空泵连接，使用时将试验土壤放置于试验筒1内，且位于活塞板11的下方，通过静水压力给活塞板11带来超载压力，土壤在超载压力下形成一个附加应力场，实现堆载预压的试验；通过真空管14对土壤所在的空间进行真空处理，形成真空环境产生负压，在负压的作用下将土壤中的空气和水排出，实现真空预压的试验。
22.进一步的，活塞板11与试验筒1之间为密封连接，如通过在活塞板11与试验筒1接触的侧壁上设置密封圈，实现密封连接，便于通过真空管14对试验筒1的空间进行抽真空处理，同时通过活塞板11将试验筒1分为静压室101及试验室102，静压室101用于产生静水压力，试验室102用于放置试验的土壤；真空室13位于静压室101内，用于对试验室102的空间抽真空；排水管12位于试验室102内，用于将土壤排出的水和空气排出试验室102。
23.进一步的，在本实施例中，还包括电动压敏元件15，该电动压敏元件15的一端贯穿所述试验筒1的顶部及活塞板11位于所述试验室102内，用于感应试验室102内的应力，并根
据应力大小控制外界的真空泵的工作。
24.进一步的，在本实施例中，于所述试验筒1的顶部上还设有压力计16，该压力计16用于检测位于静压室101内产生的静水压力的大小，并通过压力计16展示出来，便于实验者控制静水压力的大小。
25.进一步的，在本实施例中，试验筒1的顶部上还设有刻度盘17，该刻度盘17用于显示真空管14的抽气量。
26.进一步的，在本实施例中，在试验筒1的底部上设有土工布18，该土工布18与所述试验筒1的底壁间隔设置，在试验室102于试验筒1的底壁上铺设一层沙子，并通过土工布18将沙子与试验土壤隔离，避免两者的混合，试验土壤在超载压力和真空环境的内拉力下将土壤内的水排入底部的沙子层中，在通过排水管12将水和空气抽出。
27.进一步的，在本实施例中，还包括：真空压缩机21、空气水分离器22，真空泵23；所述空气水分离器22设有两个，其中一个与所述真空管14连接，另一个与所述试验筒1连接，所述真空压缩机21与连接所述试验筒1的所述空气水分离器22连接，所述真空泵23与连接所述真空管14的所述空气水分离器22连接，真空压缩机21通过导管与试验筒1的静压室101连通，其中真空泵23为循环水真空泵，真空泵23通过真空管14与试验室102连通，空气水分离器22用于将空气和水分离。
28.在一个优选的实施例中，还包括：箱体2，所述箱体2的一侧内设有用于放置所述试验筒1的固结室201，所述箱体2的另一侧上下依次设有用于放置所述真空泵23、所述真空压缩机21的两个放置室202，两个所述空气水分离器22和真空压缩机21放置于其中一个所述放置室202内。
29.需要说明的是，在箱体2的外侧上还设有显示屏24，该显示屏24用于显示相关仪器的工作数据，如静压室101内的压力大小，真空泵23的抽气量等数据。
30.工作原理，在试验筒1内铺设一层沙子，随后将土工布18铺设在沙子上，再将试验土壤放置于试验室102内，其中在放置试验土壤前通过提高其含水量至液限的1.4倍得到完全饱和的重构土壤样品，为了保证土壤样品的一致相合性，在试验开始之前，使用电动搅拌机对土壤样品进行搅拌，同时为了避免气泡在土壤样品中产生，土壤样品分5层放置于试验室102中。之后将水注入静压室101内，产生静水压力作用在活塞板11上，活塞板11下沉实现对土壤的堆载预压，使土壤中形成一个附加应力场，这个附加应力场开始时由孔隙水承担，即形成了一个超静孔隙水压力场，随着孔隙水的排出，超静孔隙水压力场消散，超静孔隙水压力转化为有效应力，从而使土体变形和强度增加。通过外界的真空泵对试验室102进行抽真空处理，形成负压，负压沿竖向的排水管12向下传递，土壤与排水管12的不等压状态又使负压向土壤中传递，在负压的作用下，孔隙水逐渐渗流到竖向排水通道中而达到土壤排水固结的效果。
31.综上所述，通过本装置可分别对试验土壤进行堆载预压试验和真空预压试验，且还可以同时进行堆载预压试验和真空预压试验，堆载预压荷载容易施加，且压力值在整个实验过程中保持不变，结构简单，试验方便。
32.本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描
述的图示示例。