[發明專利]真空預壓和堆載預壓相結合的沉降柱試驗儀及試驗方法

有效

• 申請號: 201710603195.2
• 申請日: 2017-07-22
• 公開（公告）號: CN107436140B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 孫宏磊;劉斯杰;蔡袁強
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01N19/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及地基處理研究領域，旨在提供一種真空預壓和堆載預壓相結合的沉降柱試驗儀及試驗方法。在沉降柱中設隔斷鋼板并通過中空的剛性套管與位移傳感器相接，排水板套設在剛性套管中，其下部分填埋在土樣中。沉降柱頂部設蓋板，與隔斷鋼板之間的空間里設水囊；沉降柱側壁和剛性套管分別裝設真空管并接至真空泵；沉降柱底部及側壁裝設若干孔壓傳感器；孔壓傳感器及所述位移傳感器均通過信號線接至數據采集系統。本發明結構簡單、易于上手；可簡單方便的通過水壓控制改變堆載值、有效獲取不同徑向位置孔壓在固結過程中的變化；可自動記錄數據，減少實驗所需人手，減少人工讀數時產生的誤差；模型材料以及填土可重復利用，不會造成浪費和污染。

技術領域

本發明是關于地基處理研究領域，特別涉及真空預壓和堆載預壓相結合的沉降柱試驗儀及試驗方法。

背景技術

隨著我國經濟社會的高速發展，城市化進程和建設事業也在不斷推進，大量的高速公路、高速鐵路、高層建筑、機場等大型建筑物和構筑物興建在長三角、珠三角等沿海發達地區。由于地理歷史原因，這些地區多分布著天然含水量高、天然孔隙比大、高壓縮性、低滲透性的深厚軟粘土，這類土層在作地基時存在天然劣勢。由于其強度低，地基承載力和穩定性往往不夠，容易造成失穩破壞；由于其壓縮性高滲透性低，將會引起建筑物相當大的沉降或不均勻沉降，且沉降過程持續時間很長，將影響建筑物的正常使用甚至危及建筑物的安全。因此，軟黏土地基通常需要進行處理。

豎井排水固結法是眾多軟基處理方法中應用較為廣泛的一種，通過在地基中打設豎向排水井(包括砂井、袋裝砂井、塑料排水帶等)，并結合一定的加荷方式(通常是上部結構自身重量、堆載預壓或真空預壓)分級加載，逐步排出軟黏土中的孔隙水，加快土體固結速度，縮短固結時間，最終實現快速增強地基土強度、提高地基承載力、減少地基總沉降和不均勻沉降，保證上部結構穩定安全的目的。堆載預壓與真空預壓相結合的加載方式在工程實踐中被廣泛使用。有理論研究表明，單純真空預壓處理軟黏土地基的速度優于單純使用堆載預壓；真空預壓和堆載預壓在等效總壓力相等的情況下，真空預壓比堆載預壓的比值越大，徑向固結系數越大。但是，真空預壓法如果過度使用，會造成工程花費過高。并且，目前沒有一個可以用于指導真空結合堆載預壓應該如何計劃安排的標準。因此，通過試驗研究真空結合堆載預壓時不同的比例及加載時間安排對固結的影響，可以對實際工程中真空結合堆載預壓的方法進行科學且經濟的應用。

目前，尚沒有綜合運用孔壓分布測量以及真空預壓和堆載預壓相結合的沉降柱試驗儀可供使用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種真空預壓和堆載預壓相結合的沉降柱試驗儀及試驗方法。

為解決上述問題，本發明的解決方案是：

提供一種真空預壓和堆載預壓相結合的沉降柱試驗儀，包括用于裝填土樣的圓柱形中空沉降柱；在沉降柱中部設有一個與其內徑相匹配的圓形橫向隔斷鋼板，隔斷鋼板上表面的中心位置固定接有一根中空的剛性套管；剛性套管的頂部與位移傳感器相接，位移傳感器的另一端固定在懸吊支架上；一根排水板的上部穿過隔斷鋼板中心后套設在剛性套管中，其位于隔斷鋼板下方的部分是填埋在土樣中的，排水板的底端則與沉降柱底面的中心相接；排水板上設有排水口，并通過排水管接至沉降柱的外側；

在沉降柱頂部的開口處設置用于密封的蓋板，剛性套管穿過蓋板中央的通孔；蓋板與隔斷鋼板之間的空間里設有一個橡膠膜制成的水囊，水囊頂部設引水管，引水管通過蓋板上的通孔后接至水泵或抽水機，用于向水囊中加注或抽排壓倉水；在水囊和沉降柱側壁之間的空隙處裝設真空管，在剛性套管的頂部裝設真空管，兩根真空管均接至真空泵，在剛性套管上設有真空計；

在與土樣相接的沉降柱底部及側壁裝設若干個孔壓傳感器；孔壓傳感器及所述位移傳感器均通過信號線接至數據采集系統。