[發明專利]一種測試液化砂土流動特性的試驗裝置和測試方法

有效

• 申請號: 201110441097.6
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102564903A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 陳育民;周葛;丁選明;劉漢龍;高星
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N11/12
• 分類號: G01N11/12
• 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

1.一種測試液化砂土流動特性的試驗裝置，包括振動臺和固定在振動臺上的模型箱，其特征在于：模型箱的兩個側面采用可塑性面板制成，在兩塊面板上對稱的位置，各開挖出一條水平軌道，將一根與模型箱寬度一致的剛性圓管安放在兩條軌道之間，并在剛性圓管的兩個端面上各安裝一個小滑輪，使得滑輪剛好安放在軌道中，而剛性圓管也剛好卡在兩塊可塑性面板之間，剛性圓管中間都對稱地引出兩根鋼絲繩，每根鋼絲繩各連接一個動拉力傳感器，然后通過定滑輪引出模型箱，再與動位移傳感器相連，最后連接到由正反轉的調速電機控制的軸承一端；在模型箱中剛性圓管的中心以及兩側等高處分別設置動孔壓傳感器。

2.根據權利要求1所述的測試液化砂土流動特性的試驗裝置，其特征在于：所述振動臺的激振方向與軌道方向垂直。

3.根據權利要求1所述的測試液化砂土流動特性的試驗裝置，其特征在于：所述的剛性圓管兩端面中心上安裝的小滑輪與可塑性面板上的軌道接觸面光滑。

4.根據權利要求1所述的測試液化砂土流動特性的試驗裝置，其特征在于：所述的剛性圓管長度?和模型箱寬度一致，從而保證剛性圓管的兩個端面恰好和兩側的可塑性面板緊貼。

5.根據權利要求1所述的測試液化砂土流動特性的試驗裝置，其特征在于：所述的剛性圓管在運動過程中，保持平動而不發生滾動?。

6.根據權利要求1所述的測試液化砂土流動特性的試驗裝置，其特征在于：所述的剛性圓管采用兩根對稱分布的鋼絲繩引導。

7.根據權利要求1所述的測試液化砂土流動特性的試驗裝置，其特征在于：所述的剛性圓管包括一組不同直徑的剛性圓管組成，每根剛性圓管的兩個端面上都安裝有與圓管同樣尺寸的小滑輪。

8.根據權利要求1所述的測試液化砂土流動特性的試驗裝置，其特征在于：所述的垂直于可塑性面板的兩塊面板，其中一塊采用可拆卸的方式安裝。

9.根據權利要求1所述的測試液化砂土流動特性的試驗裝置，其特征在于：所述的可拆卸面板在安裝到插槽中后用角形構件固定，并且在插槽中裝有橡皮止水片。

10.根據權利要求1所述的測試液化砂土流動特性的試驗裝置，其特征在于：所述的軸承由電機帶動，軸承的兩端對稱鏈接由模型箱中引出的兩根鋼絲繩，從而在電機帶動軸承轉動之后，兩根鋼絲繩可以同步帶動剛性圓管在軌道上保持平動。

11.一種基于權利要求1所述的測試液化砂土流動特性的方法，包括以下步驟：

（1）?卸下可拆卸的面板，將一根兩端面裝有小滑輪的剛性圓管安裝到可塑性面板的軌道上；

（2）?然后再將拆下來的面板裝入插槽中，并采用角形構件和螺母對其進行固定；

（3）?剛性圓管中間對稱的引出兩根鋼絲繩，每根鋼絲繩各連接一個動拉力傳感器，然后通過定滑輪引出模型箱，再與動位移傳感器相連，最后連接到由正反轉的調速電機控制的軸承一端；

（4）?在模型箱內部鋪設砂土，砂土鋪設后使之達到飽和，并使砂土固結，再將模型箱固定在振動臺上，開啟振動臺進行激振，使得模型箱中的飽和砂土達到液化狀態；

（5）?開啟正反轉的調速電機，電機轉動帶動軸承牽引鋼絲繩運動，使得剛性圓管在軌道上作水平運動，并測量剛性圓管運動過程中的位移和所受到的水平拉力，然后將電機反轉，使剛性圓管向相反的方向運動，測量剛性圓管運動過程中的位移和所受到的水平拉力；

（6）?根據下式，計算反映液化砂土流動特性的表觀黏度：

式中，F為剛性圓管所受的水平拉力，η為液化砂土的表觀黏度，ρ為液化砂土的密度，L為剛性圓管的長度，D為剛性圓管的截面直徑，V為剛性圓管運動的速度（可由運動位移和時間求平均速度得到）。