[發(fā)明專利]一種振動(dòng)壓實(shí)過程中土顆粒流動(dòng)情況的2D模擬實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910266540.7
• 申請(qǐng)日: 2019-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN110286068B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬濤;方周;陳成勇;丁衛(wèi)東;馬海俠;張曉艷;劉寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/00
• 分類號(hào): G01N15/00;G01N15/02
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 張偉

1.一種振動(dòng)壓實(shí)過程中土顆粒流動(dòng)情況的2D模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：準(zhǔn)備一長方體木箱，箱的前壁為透明，箱子的左右壁為可拆卸的，便于調(diào)整木箱的長度；

步驟2：選取材料鋁棒來模擬土顆粒，準(zhǔn)備一組鋁棒，鋁棒的長度小于木箱寬度，但大于木箱寬度的2/3，鋁棒的直徑根據(jù)級(jí)配需要選擇不同規(guī)格，不同直徑的鋁棒在其端面涂上不同色彩；

步驟3：模擬土體粘聚力與內(nèi)摩擦角，對(duì)于砂性土，在鋁棒的外圍包裹一層紗布提供摩擦力；對(duì)于粘性土，在上述操作的基礎(chǔ)上，對(duì)鋁棒進(jìn)行浸泡或在其表面涂抹一層黃油，提供基質(zhì)吸力以及模擬粘聚力，如對(duì)粘聚力要求更高，則選用加水稀釋后的漿糊溶液或慢干弱粘性膠，涂在鋁棒表面，以提供化學(xué)膠結(jié)作用；

步驟4：模擬加載設(shè)備，制作壓路機(jī)模型，壓路機(jī)模型的壓輪帶有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；所述的壓路機(jī)模型的制作步驟為：選取一空瓶易拉罐，將其沿中間剪開，在其內(nèi)壁用膠帶均勻?qū)ΨQ地粘貼一定數(shù)量的鋼珠作為配重，然后選取其中一半，在其開口橫截面中心位置固定一小型馬達(dá)，并在馬達(dá)轉(zhuǎn)軸上固定一偏心鋼珠，再用膠帶將兩半的易拉罐重新粘起來，并在其表面包裹一層砂紙，然后在易拉罐兩端橫截面中心位置各固定一個(gè)塑料短管，最后準(zhǔn)備一L型小桿，將其短邊插入塑料短管內(nèi)，長邊固定支撐在一小車上；

步驟5：稱量處理好的鋁棒，記質(zhì)量為m，鋁棒密度為G=2.69g/cm³，則鋁棒所占體積為V₁=m/G，然后將鋁棒在木箱內(nèi)鋪好，整平為一長方體，測量長方體長寬高，計(jì)算其體積為V₂，計(jì)算孔隙率為e₁=(1- V₁/ V₂)*100%；

步驟6：推動(dòng)壓路機(jī)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，第1~2個(gè)往返不開動(dòng)馬達(dá)，以作為初壓，以后若干次往返，前進(jìn)時(shí)開動(dòng)馬達(dá)，退回時(shí)關(guān)閉馬達(dá)，以模擬復(fù)壓，同時(shí)用高速相機(jī)拍攝記錄下全過程，加載結(jié)束后，在測量一下鋁棒長方體的體積，記為V₃，計(jì)算孔隙率e₂=(1- V₁/ V₃)*100%；

步驟7：比較孔隙率e₁與e₂，確認(rèn)壓實(shí)效果，并根據(jù)高速相機(jī)拍攝所得的照片資料，觀察不同顏色鋁棒運(yùn)動(dòng)過程，分析微觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振動(dòng)壓實(shí)過程中土顆粒流動(dòng)情況的2D模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：步驟1所述的長方體木箱，其長、寬、高分別選為60cm、15cm和20cm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振動(dòng)壓實(shí)過程中土顆粒流動(dòng)情況的2D模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：步驟6所述的壓實(shí)遍數(shù)，初壓選2遍，復(fù)壓選為4遍。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振動(dòng)壓實(shí)過程中土顆粒流動(dòng)情況的2D模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：步驟3中若需要模擬出更大的內(nèi)摩擦角，則選取較密紗布，根據(jù)需要在其內(nèi)面撒布一定數(shù)量細(xì)砂，然后再黏貼在鋁棒外圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)摩擦角的調(diào)節(jié)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種振動(dòng)壓實(shí)過程中土顆粒流動(dòng)情況的2D模擬實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：步驟2中，鋁棒的直徑選取2.0、3.0、5.0、9.0 mm按一定比例混合而成。