[發明專利]一種用于評價土體動力特性的振動裝置的測試方法

有效

• 申請號: 201811528845.2
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109736284B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 王蒙;蔡國軍;劉松玉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

本發明公布了一種用于評價土體動力特性的振動裝置，包括振動模塊與測試模塊，振動模塊包括電磁閥、氣缸、彈簧、振動重塊，測試模塊包括側壁摩擦筒、孔壓過濾環和圓錐探頭，探頭通過壓縮氮氣瓶提供氮氣，由直流/交流電機為系統供電，通過控制器控制探頭振動，壓力傳感器、加速度傳感器和地震檢波器將信號反饋于控制器進行調節校正，并由計算機接收采集，實時繪制成圖。另外，測試模塊傳感器記錄動態錐尖阻力、側壁摩阻力和孔隙水壓力等數據，同時繪制于計算機。本發明可以連續、多頻、可控地進行原位土體液化和循環軟化試驗，具有安全、方便、快速、準確、經濟等特點，為巖土體動力特性評價提供快捷無損的檢測工具，評估土體液化潛力和軟化特性。

技術領域

本發明屬于土體動力強度確定方法的技術領域，特別涉及一種用于評價土體動力特性的振動裝置的測試方法。

背景技術

土體在地震等動力荷載下發生振動，土體的強度和變形特性受到影響，容易產生液化和循環軟化現象，對地基及建構筑物的安全和穩定造成嚴重威脅。振動液化是造成場地地震破壞的首要原因之一，是飽和土在動力荷載下喪失原有強度，由于孔隙水壓力上升，有效應力減小，土體從固態到液態的變化現象，表現為砂沸、流滑、循環流動性等形式，引發場地地面結構破壞、地下設施上浮或破壞、路基變形過大失穩以及地面不均勻沉降現象。循環荷載作用下，飽和軟黏土孔壓不斷上升，引起土體剛度、強度軟化，即循環軟化現象，導致土體結構破壞，進而導致上覆建構筑物顯著傾斜、突發性震陷及不均勻沉降。

土體動力特性的評估一直受到重視，是巖土工程場地調查必不可少的內容之一。現有的動力特性評估方法通常采用經驗方法和室內試驗方法。由于經驗方法依賴于區域土體性質，而室內試驗取樣產生擾動，操作、儀器產生較大誤差，成本過高、分析周期過長。

靜力觸探技術至今已有80多年的歷史，靜力觸探技術是指利用壓力裝置將帶有觸探頭的觸探桿壓入試驗土層，通過量測系統測試土的錐尖阻力、側壁摩阻力等，可確定土的某些基本物理力學特性。國際上廣泛應用靜力觸探，部分或全部代替了工程勘察中的鉆探和取樣。近幾年隨著傳感器技術的快速發展，出現了很多新的靜力觸探技術，這些技術能夠快速、準確地獲得土體動力工程特性。國外已將之應用于巖土工程領域。我國在新型靜力觸探傳感器的研究起步比較晚，目前國內還不存在集成一體的原位檢測土體動力特性的裝置。故提出一種原位振動的振動裝置及其測試方法，用于精確評價土體動力工程特性。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種用于評價土體動力特性的振動裝置的測試方法，利用振動裝置能夠進行原位振動，模擬地震波傳遞，有效地判定土體液化潛力及軟化特性，并且能夠精確判斷土體動力強度。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種用于評價土體動力特性的振動裝置，包括振動模塊與測試模塊，所述振動模塊包括電磁閥、氣缸、彈簧、振動重塊，所述電磁閥連接氣缸，氣缸的活塞桿連接振動重塊，所述彈簧設置在活塞桿外側，振動重塊下方通過螺栓與測試模塊連接，氣缸無桿腔連接有壓力傳感器，在振動重塊中設置有垂直地震檢波器和水平地震檢波器；所述測試模塊包括側壁摩擦筒、孔壓過濾環和圓錐探頭，所述孔壓過濾環和圓錐探頭設置在側壁摩擦筒的下方，側壁摩擦筒內部設有加速度傳感器、地震檢波器、孔隙水壓力傳感器。

其工作原理是：

圓錐探頭通過壓縮氮氣瓶提供氮氣，由直流/交流電機為系統供電，并通過控制器控制圓錐探頭振動，壓力傳感器、加速度傳感器和地震檢波器將信號轉換為電信號通過電纜線傳輸，經信號放大處理，反饋于控制器進行調節校正，并由計算機接收采集，實時繪制成圖；另外，測試模塊傳感器記錄動態錐尖阻力、側壁摩阻力和孔隙水壓力的數據，同時繪制于計算機。

一種用于評價土體動力特性的振動裝置的測試方法，包括以下步驟：