[發明專利]一種海底軟黏土固結試驗方法

有效

• 申請號: 202110123904.3
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112946238B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 余建星;許偉澎;余楊;胡少謙;徐盛博;王華昆;劉澤生
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N3/12
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明提供一種海底軟黏土固結試驗方法，包括選取用于容納黏土的密封固結土槽，泥漿收集罐以及對泥漿收集罐抽真空的真空泵；將待固結的黏土利用攪拌裝置先攪拌成均勻的懸濁液，再置入固結土槽中，啟動真空泵對泥漿收集罐抽真空，使氣體和水在負壓下排出至泥漿收集罐中；停止真空泵，排出泥漿收集罐中的水和氣體，再次進行真空抽取，使固結土槽內產生負壓，在內部負壓和隔板的按壓下使黏土的固結強度達到預定目的，關閉真空泵完成此次試驗。本發明可以實現黏土在固結土槽中的快速均勻固結，且可排出土體中的氣泡，提高土體固結強度。通過負壓方式可將黏土中的氣泡及水的快速排出，制作的固結黏土具有較高的強度和固結度。

技術領域

本發明涉及深海地基固結領域，特別是涉及一種能夠均勻快速固結海底軟黏土的真空排水固結試驗方法。

背景技術

在深海結構領域的研究中，有不少問題與海床強度有關，例如鋼懸鏈立管觸地段的海床擾動機理，海底管道走管現象，海底管道屈曲壓潰機理，海床斷層與管道的相互作用研究等等，研究前述現象都需要穩定可靠的土體環境來進行縮尺比試驗，以便通過宏觀的測量并結合理論推導得出解決方法。

其中，對于實驗室所需小尺寸實驗槽，土體強度的不均勻性會嚴重影響試驗結果的準確性和可靠性，是一個影響實驗結果的重要的影響因素，但目前少有能夠快速并均勻固結土體的實驗裝置和系統，大部分室內土體試驗槽采用自然排水固結或真空預壓排水固結。

以目前對地基處理的真空預壓排水固結法為例，其優點在于處理時間短，費用低等，適用于大型地基處理現場使用，但是在真空預壓排水固結法的應用中，豎向排水體會形成壓密層、倒錐體和土樁，部分受壓過大的部分會出現淤堵的情況，導致土體固結不均勻。

因此，需要開發一種試驗方法使試驗土體能夠快速均勻固結，進而在縮短試驗周期的同時，確保試驗的準確性和可靠性，為現場施工提供可靠的依據。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠均勻快速固結海底軟黏土的真空排水固結試驗方法。

具體地，本發明提供一種海底軟黏土固結試驗方法，包括如下步驟：

步驟100，選取用于容納黏土的密封固結土槽，和通過管路吸取固結土槽中水和氣體的泥漿收集罐，以及對泥漿收集罐抽真空的真空泵，在固結土槽的底部設置有集水艙，頂部設置有由真空袋和活動隔板隔成的集氣艙；

步驟200，將待固結的黏土利用攪拌裝置先攪拌成均勻的懸濁液，再置入固結土槽中后進行密封，啟動真空泵對泥漿收集罐抽真空，使固結土槽中集氣艙和集水艙中的氣體和水在負壓下排出至泥漿收集罐中；

步驟300，在集水艙中無水時停止真空泵，打開泥漿收集罐排出內部的水和氣體，再次關閉泥漿收集罐并打開真空泵進行真空抽取，使固結土槽內產生負壓，隔板在負壓下向下按壓黏土，同時真空袋在負壓下向隔板施加壓力，進一步增加隔板的按壓力；

步驟400，在內部負壓和隔板的按壓下，黏土中的水和氣體被擠壓出來，再通過管路排出至泥漿收集罐中，直至黏土的固結強度達到預定目的，關閉真空泵完成此次試驗。

本發明可以實現黏土在固結土槽中的快速均勻固結，且可排出土體中的氣泡，提高土體固結強度。通過兩次真空操作，可將黏土中先期沉淀的水和氣體排出，防止影響黏土的固結過程。整個黏土固結過程中不干涉黏土形狀，使制備的土體完整度高，土體固結強度均勻，適用于實驗室制備較大的試驗土槽。通過負壓方式可將黏土中的氣泡及水的快速排出，制作的固結黏土具有較高的強度和固結度。將固結土槽與泥漿收集罐相連，在不影響黏土排水排氣的情況下，實現快速固液分離，并利用真空原理降低水的沸點，加快土體中水的蒸發，快速均勻的降低試驗槽中黏土含水率。

附圖說明

圖1是本發明一個實施方式的試驗方法的步驟示意圖；

圖2是本發明一個實施方式的實驗裝置結構示意圖；