[發明專利]一種振動電滲聯合作用下的砂、土固結試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201810971589.8
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN108982816B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 林雪松;李和萬;李喜林;趙家祎;張清;王皓;王來貴
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種振動電滲聯合作用下的砂、土固結試驗裝置，其特征在于：包括試驗臺、試驗箱及支架；所述試驗箱位于試驗臺上，試驗箱采用矩形箱體，在試驗箱的內部設置有透水隔離內套，透水隔離內套采用矩形內套，透水隔離內套用于填裝砂土試樣；所述試驗箱的左箱壁與透水隔離內套之間的空間設為第一集水腔，試驗箱的右箱壁與透水隔離內套之間的空間設為第二集水腔；在所述第一集水腔內設有左傳力板，所述透水隔離內套的左套面與左傳力板抵靠接觸；在所述第二集水腔內設有右傳力板，所述透水隔離內套的右套面與右傳力板抵靠接觸；在所述左傳力板和右傳力板上分布有若干透水孔；在所述透水隔離內套的內部設有一對主電極板，包括左主電極板和右主電極板，在左主電極板和右主電極板上分布有若干透水孔；所述左主電極板與透水隔離內套的左套面抵靠接觸，且透水隔離內套的左套面被左傳力板及左主電極板夾在中間；所述右主電極板與透水隔離內套的右套面抵靠接觸，且透水隔離內套的右套面被右傳力板及右主電極板夾在中間；在所述第一集水腔的底部開設有第一排水孔，在第一排水孔處安裝有第一排水管，在第一排水管上安裝有第一閥門，在第一排水管下方設置有第一排水量測量容器；在所述第二集水腔的底部開設有第二排水孔，在第二排水孔處安裝有第二排水管，在第二排水管上安裝有第二閥門，在第二排水管下方設置有第二排水量測量容器；在所述支架分別安裝有第一激振器和第二激振器；所述第一激振器通過振動傳導支架與左傳力板相固連，所述第二激振器通過振動傳導桿與右傳力板相固連，且振動傳導支架和振動傳導桿均采用長度可調結構；在所述透水隔離內套的內部還設有一對副電極板，包括前副電極板和后副電極板；所述前副電極板與透水隔離內套的前套面抵靠接觸，且透水隔離內套的前套面被前副電極板及試驗箱的前箱壁夾在中間；所述后副電極板與透水隔離內套的后套面抵靠接觸，且透水隔離內套的后套面被后副電極板及試驗箱的后箱壁夾在中間。

2.根據權利要求1所述的一種振動電滲聯合作用下的砂、土固結試驗裝置，其特征在于：所述左主電極板和右主電極板結構相同，均由三塊獨立的電極板拼裝構成，且三塊獨立的電極板之間通過絕緣材料進行隔離。

3.根據權利要求1所述的一種振動電滲聯合作用下的砂、土固結試驗裝置，其特征在于：在所述透水隔離內套的內部設有超聲波測速機構，超聲波測速機構的超聲波發射端和超聲波接收端分別安裝在前副電極板和后副電極板上；通過所述超聲波測速機構測量砂土試樣中的實時波速，通過測得的實時波速確定砂土試樣的實時含水率，具體通過以下關系式進行計算確定：u＝320+980e^-0.047θ或式中，u為波速，θ為含水率。

4.根據權利要求1所述的一種振動電滲聯合作用下的砂、土固結試驗裝置，其特征在于：在所述透水隔離內套的內部設有若干綜合測量樁，在綜合測量樁內分別安裝有電勢傳感器、孔隙水壓力傳感器和溫度傳感器；所述綜合測量樁豎直設置，綜合測量樁底部與試驗箱的底部箱板相固連。

5.一種振動電滲聯合作用下的砂、土固結試驗方法，采用了權利要求1所述的振動電滲聯合作用下的砂、土固結試驗裝置，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：制備飽和狀態的砂土試樣；

步驟二：將透水隔離內套放入試驗箱內，使透水隔離內套的四個套面分別與左傳力板、試驗箱前箱壁、右傳力板及試驗箱后箱壁抵靠接觸，然后通過振動傳導支架將左傳力板的位置進行固定，同時通過振動傳導桿將右傳力板的位置進行固定；

步驟三：分別將左主電極板、右主電極板、前副電極板及后副電極板安裝到位；

步驟四：分別將超聲波測速機構的超聲波發射端和超聲波接收端安裝到位，同時將綜合測量樁安裝到位；

步驟五：將制備好的砂土試樣裝填到透水隔離內套中，直到達到設定高度；

步驟六：砂土試樣在自身重力作用下進行靜載固結，砂土試樣中排出的水分由第一排水量測量容器和第二排水量測量容器進行共同收集和測量；

步驟七：當砂土試樣達到靜載固結穩定狀態后，同步啟動第一激振器和第二激振器，按照設定值輸出激振頻率、激振力和初相，并使砂土試樣內形成駐波，同時按照設定電壓施加電場，并通過第一排水量測量容器和第二排水量測量容器對砂土試樣中排出的水分進行收集和測量；

步驟八：按照步驟一至步驟七進行下一次試驗，并調整振動和電場的施加狀態，完成后續對比試驗。