[發明專利]室內沉降柱模擬淤積土自重沉積固結過程試驗裝置

無效

• 申請號: 201010168502.7
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN101813690A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 張福海;郭帥杰;張磊;楊立國;李玉龍
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;E02B3/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于巖土工程基本試驗與環境工程交叉技術領域，具體是涉及一種室內沉降柱模 擬淤積土自重沉積固結過程試驗裝置。

背景技術

沉降柱試驗是研究河湖相、海相淤積土沉降淤積、自重固結規律的重要試驗裝置，利用 沉降柱試驗裝置可以模擬測定不同濃度下沉降淤積土泥漿的自重固結系數c_v。試驗結果為河 道疏浚拓寬工程、港口清淤治理工程、湖泊保護治污工程等提供基本工程參數，通過室內沉 降柱試驗為工程實施方案與設計思路提供必要的技術支持。土體自重沉降固結過程的研究也 可應用于吹填土吹填造陸工程，應用室內模擬試驗研究吹填土重力作用下沉降變形規律。因 而沉降柱模擬淤積土自重沉降固結過程試驗在河道、湖泊、港口治理，沿海圍海造陸等工程 中有著重要指導意義。

土樣固結系數c_v可由多種試驗方法測定，常規室內試驗是通過多級加荷得到土體沉降量 s與歷時t之間關系曲線，根據曲線推求土樣固結系數。室內固結試驗確定固結系數的方法 應用最為普遍，其缺點是試驗試件小、工作量大、試驗時間長、費用高及土樣擾動大。由于 土樣無法準確的反映施工現場實際條件，室內試驗結果與現場土體的真實值有較大的差異， 并不能完全反映現場土體的實際固結系數，無法考慮土體自重應力作用下土體固結特點。

室內沉降柱試驗是研究土樣在高含水率，高空隙比條件下自重應力作用下沉積固結規律。 土樣起始濃度可配制為2500％至300％，土樣成流動狀態，抗剪強度為0。沉降柱試驗模擬 淤積土由散粒體結構、絮凝結構到自重作用下沉降固結過程。根據實際懸濁液液面高度與時 間的關系確定沉降土體所處的狀態，由土體沉降固結厚度確定自重固結程度和固結系數c_v。 本試驗裝置研究土體自重應力作用下沉降固結特點，歷時較長，測得的自重應力固結系數為 吹填土固結沉降和淤積土沉積淤積規律研究提供基本參數，結果相對準確。

發明內容

技術問題：

本發明的目的在于改進室內固結試驗方法，設計研制出適用高含水率、高孔隙比、自重 應力作用下淤積土自重沉降固結過程，制作與操作過程相對簡單可靠的室內沉降柱模擬淤積 土自重沉積固結過程試驗裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種室內沉降柱模擬淤積土沉積固結過程試驗裝置，其特征在于該裝置包括沉降柱，泥 漿攪拌器、小擾動土樣取土器三部分所組成。其中沉降柱由有機玻璃管柱身與底座連接，柱 身外壁對稱設置刻度紙尺，柱身管口用密封膜通過橡皮筋綁扎密封；泥漿攪拌器由金屬桿通 過螺紋與底金屬盤固定連接；小擾動土樣取土器由熱縮管固定薄壁環刀串與金屬手柄連接， 手柄頂端的固定螺栓與內置擋塞相連接。

所述的沉降柱的有機玻璃管柱身高800～1200mm，壁厚8～12mm，內徑100～130mm； 所述的底座為有機玻璃制作，厚度10～15mm、直徑150～180mm沉降柱柱身與底座用有機 膠固定連接。

所述的泥漿攪拌器的金屬桿長度1000～1400mm，直徑2～3mm，通過末端螺紋與金屬盤 固定連接；底金屬盤直徑90～120mm，對稱設置四個直徑20～30mm排水圓孔，中央有一 個內螺紋。

所述取土器的薄壁環刀串是將10個鋁合金的單環刀串連在實心塑膠棒上，然后用加熱的 熱縮管外包冷卻收縮后扎緊，再拔出實心塑膠棒，單個環刀內徑15～20mm，高10～20mm， 所述的手柄頂端的固定螺栓旋轉調節內置擋塞在手柄內的相對位置。

為便于觀測泥漿濁液面隨時間t下降位置h，沉降柱管壁外側對稱設置兩條最小刻度1mm 紙尺，用照相機拍照記錄濁液面實際沉降位置存檔備案。泥漿攪拌器，由直徑90～120mm底 金屬盤，與長度1000～1400mm金屬桿用螺紋連接組成，底金屬盤上對稱設置四個直徑20～ 30mm排水圓孔。為防止上層水分過度揮發，沉降柱管口密封膜用橡皮筋綁扎密封。土樣取 土器采用輕質小擾動原位取土器，主要有薄壁環刀串、熱縮管、手柄、內置擋塞、固定螺栓 組成。單個環刀為鋁合金材質，單個環刀內徑15～20m，高10～20mm，通過熱縮管受熱收 縮固定，并與手柄連接；手柄頂端固定螺栓旋轉調節內置擋塞在手柄內的相對位置，土層深 度方向分層取土。