[發明專利]復式真空負壓軟基加固技術室內模擬分析儀

有效

• 申請號: 201210479012.8
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN102937644A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 沈揚;陶明安;黃文君;葛冬冬;勵彥德
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 虞希光

技術領域

本發明涉及一種試驗裝置，尤其是涉及一種復式真空負壓軟基加固技術室內模擬分析儀。

背景技術

隨著我國經濟的迅猛發展，沿海地區特別是經濟發達地區土地的需求量持續增加，土地資源的供求矛盾日漸突出，人工填筑地基與吹填造陸技術為解決這一問題提供了一種新的思路與途徑，并在近二、三十年來迅速得以推廣應用。目前，我國沿海許多地區都在規劃或實施填海造陸工程，以帶動當地經濟的飛速發展。

但由于吹填土的特殊工程性質，其地基處理往往成為生產建設中的難點。吹填土多為淤泥質土，具有壓縮性高、滲透系數小、結合水含量高的特點。堆載預壓法產生的超孔隙水壓力難于消散，加固效果緩慢，且各向不等的加載應力組合可能導致土體在完成固結前即產生破壞；真空預壓只能排除地基土中的自由水，真空傳遞效率低；電滲法則可以有效的排除結合水，加快超孔隙水壓力的消散，且不受滲透系數小的影響。

結合以上分析，一種復式真空負壓加固軟基新技術被提出并在工程中應用起來，取得了很好的加固效果。它把真空預壓、堆載預壓和電滲三大技術有機結合起來，并有效解決了常規排水固結法真空度傳遞效率低、排水固結緩慢，和單純電滲法電極附近產生氣體和裂縫導致耗電量大工程造價高等問題，具有廣闊市場前景和社會效益。

然而，目前對復式真空負壓固結法的理論研究相對較少，其設計理論和工程實踐目前還處于起步階段，存在很多不足，其設計與施工參數多依靠設計人員的經驗來確定。

在本發明之前，中國專利ZL200810163315.2、CN201110273567.2和CN201210006833.X先后公開了用于各類軟基加固技術室內試驗分析的電滲聯合加載固結儀、電滲固結處理軟土模型和真空聯合電滲固結儀，但它們具有以下幾點不足：

（1）電滲聯合加載固結儀的加載系統無法保證杠桿系統豎直施力給加載頂蓋，這樣土體易受力不均勻；而電滲固結處理軟土模型中砝碼或千斤頂加載形式也存在同樣問題，并且其壓力板位于電極內側，未能覆蓋全部土體，土體亦受力不均；真空聯合電滲固結儀的真空預壓排水系統僅能模擬排水管同軸布置時的滲流場，這與實際工程中的滲流邊界條件不同，且設計的是單根排水管，如若排水管部分排水孔於堵，試驗結果將受到顯著干擾。

（2）電滲聯合加載固結儀與真空聯合電滲固結儀中的電滲系統采用的是中間陰極管加周邊陽極的形式，這不符合工程實際電極陰極、陽極交替布置的排布方式以及相應土體中的電場分布形式。此外，在試驗模擬過程中沒有加入電滲中的被證明行之有效的電極轉換與間歇通電技術，不能展示這兩大技術創新對加固效果的影響；電滲固結處理軟土模型中僅能布置位置固定的兩排電極，不能通過不同電極間距間的對比試驗，進行試驗方案的優選，且不能模擬復雜多變的工程實際情況。

（3）此外，電滲聯合加載固結儀與真空聯合電滲固結儀都是兩種方法的結合，其試驗結構也不能對土體施加第三種處理方法，電滲固結處理軟土模型雖能進行三種方法的聯合試驗，但其在加載系統、真空預壓系統、電滲系統中存在不足。故以上專利均不能全面真實的模擬復式真空負壓固結技術加固軟土地基的實際情況，較難為該方法的實際工程應用服務。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種復式真空負壓軟基加固技術室內模擬分析儀，可對土體進行復式真空負壓固結技術的效果、影響因素和機理進行室內定量模擬分析，還可開展真空預壓法、覆水預壓法、電滲法中三者結合、兩兩聯合或是單獨作用的試驗研究。此外，可實現自動電極轉換和間歇通電，真實模擬排水管與電極的排布方式，對土體施加均勻壓力，全面演示工程實際中的滲流場、應力場和電場的分布形式，對真實的電勢、電流、孔壓、表層沉降、土層電阻變化等情況進行實時監測，以指導復式真空負壓固結技術在實際工程中的推廣應用。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種復式真空負壓軟基加固技術室內模擬分析儀，其特征在于方形模型槽上部四個角點處設置四個立柱，立柱上放置并固定反力板，反力板下面依次放有加壓氣囊、承壓板和真空膜，以對土體施加模擬荷載，模型槽內的土樣中按預先設計的排布方式插入孔壓傳感器、電勢傳感器和可壓縮排水電極，孔壓傳感器、電勢傳感器和可壓縮排水電極的端部導線通過導線管分別連接孔壓數據采集儀、電勢數據采集儀和電滲自動控制器，砂墊層中的可壓縮排水電極端部與水平排水管緊貼，水平排水管通過橡膠軟管與水氣分離瓶相連。

所述的立柱直徑略大于反力板的預留孔徑，其端部刻有螺紋，可通過螺母將反力板固定；反力板預留孔與四個立柱的位置保持一致。