[發明專利]一種砂土顆粒梯度疲勞液化實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201810552191.0
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108801865A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 杜東寧;張華賓;繆海賓;王來貴;張淑坤;金佳旭;王錦力
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種砂土顆粒梯度疲勞液化實驗裝置，其特征在于：包括砂土試樣裝載容器、水裝載容器、溢流砂土收集容器、溢流水收集量杯及底座；所述砂土試樣裝載容器及水裝載容器均通過底座上表面的沉頭孔固定放置于底座上，水裝載容器底部開設有出水孔，在所述砂土試樣裝載容器底部開設有進水孔，砂土試樣裝載容器的進水孔與水裝載容器的出水孔之間通過管道相連通，在管道上依次安裝有調節閥、流速表及流量表；在所述砂土試樣裝載容器中上部開設有溢流孔，溢流孔外接有溢流彎管；所述溢流砂土收集容器通過支架固定放置于底座上，在溢流砂土收集容器內安裝有過濾網，在過濾網下方的溢流砂土收集容器底部開設有排水孔，排水孔外接有豎直向的排水管，所述溢流水收集量杯位于排水管正下方，溢流水收集量杯通過底座上表面的沉頭孔固定放置于底座上；所述底座固定安裝于振動臺上。

2.根據權利要求1所述的一種砂土顆粒梯度疲勞液化實驗裝置，其特征在于：在所述砂土試樣裝載容器的內壁上固裝有若干孔隙水壓力傳感器，且若干孔隙水壓力傳感器沿高度方向均勻布置。

3.根據權利要求1所述的一種砂土顆粒梯度疲勞液化實驗裝置，其特征在于：當所述砂土試樣裝載容器中裝填好砂土試樣后，在砂土試樣中豎直插裝有一根透明毛細管，且透明毛細管插入砂土試樣的深度至少為透明毛細管管體長度的1/3。

4.一種砂土顆粒梯度疲勞液化實驗方法，采用了權利要求1所述的砂土顆粒梯度疲勞液化實驗裝置，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：采集砂土試樣，并測量砂土試樣的物性指標，物性指標包括比重、最大孔隙比、最小孔隙比、最大密度及最小密度；

步驟二：按照設定好的粒徑范圍對砂土試樣進行篩分，再將篩分好的砂土試樣平均分成若干份；

步驟三：任取一份砂土試樣裝填入砂土試樣裝載容器中，并按照設定好的相對密實度處理砂土試樣，同時測量出砂土試樣的初始孔隙比，當砂土試樣裝填結束后，保證砂土試樣的上表面與溢流孔的下端相切；

步驟四：將透明毛細管豎直插入砂土試樣內，且插入深度至少為透明毛細管管體長度的1/3；

步驟五：開啟調節閥，同時調整調節閥的開度，使注水流速和注水流量滿足設定要求，保證水裝載容器中的水穩定的通過管道進入砂土試樣裝載容器中；

步驟六：觀測注水過程中砂土試樣的浸潤線和飽水線的動態演化過程，同時采集浸潤線和飽水線的分布數據；

步驟七：當溢流孔中有水流持續溢出時，說明砂土試樣達到飽和狀態，此時關閉調節閥，同時透明毛細管中的液面高度也達到穩定，然后將溢流水收集量杯中收集的飽和溢出水倒回水裝載容器內進行重復利用；

步驟八：設定一組振動參數，振動參數包括振幅、振動頻率、振動強度和振動方式，然后啟動振動臺；

步驟九：當溢流孔中有水砂混合物持續溢出時，則作為液化現象開始出現的標志，在振動加載過程中，觀測透明毛細管內液面高度的變化過程以及透明毛細管的傾斜過程，直到溢流孔再無水砂混合物溢出以及透明毛細管停止傾斜時，關閉振動臺，然后記錄下液化時長、沉降量及孔隙水壓數據；

步驟十：將溢流砂土收集容器中過濾下來的砂土顆粒物取出，再進行烘干，然后對烘干后的砂土顆粒物進行稱重，同時記錄下溢流水收集量杯測得的溢出水量；

步驟十一：重復步驟三至步驟十，同時調整砂土試樣的相對密實度和振動臺的振動參數，完成多組平行對比實驗。