一种模拟静压桩沉桩过程的粘性土层的制备方法
【专利摘要】本发明一种模拟静压桩沉桩过程的粘性土层的制备方法，主体结构包括自平衡式反力架、上横梁、下横梁、吸盘底座、微机控制电液伺服千斤顶、加载数据控制器、百分表、压力传感器、吸铁式表座、承压板、垫块、钢垫板、模型桶、横梁、土体和压力数据采集仪组成。本发明与现有技术相比，能够较好地模拟现场条件和原状土的初始条件，能够减小对土样的扰动，可以按需要设定其孔隙比等参数，土样制备操作方法简便，安全可靠。
【专利说明】
一种模拟静压桩沉桩过程的粘性土层的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于粘土制备试验技术领域，涉及一种室内模型粘性土层制备问题，具体 说是一种模拟静压粧沉粧过程的粘性土层的制备方法。
【背景技术】
[0002] 对静压粧贯入机理的研究，室内模型试验居多，而且为了便于操作，几乎全部使用 砂土，没有顾及工程中绝大多数静压粧处于粘性土层这一事实。在室内模型试验土体制备 方法中，一种是落雨法，该方法是通过特定装置将土从一定高度落入试验模型箱内，形成一 定密度的土层，但此方法仅适用于颗粒尺寸均匀的干砂，制备土层的密度及强度较低，由于 填筑的土层影响因素较多，填筑质量不易控制；另一种是分层振实法，该方法是通过振实机 械，将松散的土层压实，但此种方法仅能够制备含有一定水分的砂土、粉土、粘土及碎石，不 能制备含水量较多的粘性土，并且在振实过程中不可避免对土样有所扰动，应用范围受到 限制。因此，基于模拟静压粧沉粧过程的室内模型试验，如何开发一种制备均匀性好、密度 可控、较好地模拟现场条件的含水量较大的粘性土层的装置及方法成为一个难题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种模拟静压粧沉粧过程的 粘性土层的制备方法，以便在实验室较好地模拟现场条件和粘性土层的工程特性，按需要 获得土性均匀的粘性土层，更好的研究静压粧贯入机理。
[0004] 为了实现上述目的，本发明一种模拟静压粧沉粧过程的粘性土层的制备方法，主 体结构包括自平衡式反力架、上横梁、下横梁、吸盘底座、微机控制电液伺服千斤顶、加载数 据控制器、百分表、压力传感器、吸铁式表座、承压板、垫块、钢垫板、模型桶、横梁、土体和压 力数据采集仪组成;本发明模拟静压粧沉粧过程的粘性土层的制备的具体过程为： (1) 、将从现场取回的天然土体在烘干箱内烘干，将烘干的土体加水充分侵泡后制备成 含水量为150%的土体，并不断搅拌，排出空气； (2) 、在自平衡式反力架的下横梁上设置有模型桶，在模型桶的内壁上涂上一层润滑 油，在模型桶的底部铺满一层厚度为20_的砂土； (3) 、将搅拌均匀的土体放入模型桶内，在土体表面加层滤纸和一块透水石，透水石的 直径与模型桶的直径相同； (4) 、在模型桶里将制作好的土体表面逐级施加压力，即通过土体表面上的承压板、垫 块、钢垫板、压力传感器、倒置安装的微机控制电液伺服千斤顶、吸盘底座和自平衡式反力 架的上横梁组成加压土体的机械结构，然后利用微机控制电液伺服千斤顶加压，根据压力 数据采集仪来判定加压的大小，施压压力根据所需土体深度处对应的土自重应力确定； (5) 、为了设置不同的土层，土层的参数可以通过土体高度的变化来设定，土体高度的 变化通过百分表来测定，在模型桶上方放置两个横梁，在横梁上分别放置有吸铁式表座，在 吸铁式表座上夹有百分表，百分表轻触承压板，使百分表测得承压板的升降高度； (6) 、土样的孔隙比e通过土体的高度变化来控制= -趟，#，其中g为土的 比重，巧为干土质量，巧为土体高度变化量，^为模型桶底面积，減为土体高度变化量； (7) 、得到所需的试样土层，将试验土层通过三轴压缩仪和高压固结仪进行土层试验。
[0005] 本发明的优点在于:本发明与现有技术相比，能够较好地模拟现场条件和原状土 的初始条件，能够减小对土样的扰动，可以按需要设定其孔隙比等参数，土样制备操作方法 简便，安全可靠。
【附图说明】
[0006] 图1为本发明的主体结构原理示意图； 图2为本发明涉及的试验土层的结构原理示意图。
[0007] 1、自平衡式反力架;2、上横梁;3、下横梁;4、吸盘底座;5、微机控制电液伺服千斤 顶;6、加载数据控制器;7、百分表;8、压力传感器;9、吸铁式表座；10、承压板；11、垫块；12、 钢垫板;13、模型桶；14、横梁;15、土体;16、压力数据采集仪。
【具体实施方式】
[0008] 下面结合附图对本发明作进一步描述： 如图所示，一种模拟静压粧沉粧过程的粘性土层的制备方法，主体结构包括自平衡式 反力架1、上横梁2、下横梁3、吸盘底座4、微机控制电液伺服千斤顶5、加载数据控制器6、百 分表7、压力传感器8、吸铁式表座9、承压板10、垫块11、钢垫板12、模型桶13、横梁14、土体15 和压力数据采集仪16组成;本发明模拟静压粧沉粧过程的粘性土层的制备的具体过程为： (1) 、将从现场取回的天然土体在烘干箱内烘干，将烘干的土体加水充分侵泡后制备成 含水量为150%的土体15,并不断搅拌，排出空气； (2) 、在自平衡式反力架1的下横梁3上设置有模型桶13,在模型桶13的内壁上涂上一层 润滑油，在模型桶13的底部铺满一层厚度为20_的砂土； (3 )、将搅拌均勾的土体15放入模型桶13内，在土体15表面加5层滤纸和一块透水石，透 水石的直径与模型桶13的直径相同； (4) 、在模型桶13里将制作好的土体15表面逐级施加压力，即通过土体15表面上的承压 板10、垫块11、钢垫板12、压力传感器6、倒置安装的微机控制电液伺服千斤顶5、吸盘底座4 和自平衡式反力架1的上横梁2组成加压土体的机械结构，然后利用微机控制电液伺服千斤 顶5加压，根据压力数据采集仪16来判定加压的大小，施压压力根据所需土体深度处对应的 土自重应力确定； (5) 、为了设置不同的土层，土层的参数可以通过土体高度的变化来设定，土体高度的 变化通过百分表7来测定，在模型桶13上方放置两个横梁14,在横梁14上分别放置有吸铁式 表座9，在吸铁式表座9上夹有百分表7，百分表7轻触承压板10，使百分表7测得承压板10的 升降高度； (6) 、土样的孔隙比e通过土体的高度变化来控φ
其中为土的 比重，为干土质量，巧为土体高度变化量，为模型桶底面积，M为土体高度变化量； (7)、得到所需的试样土层，将试验土层通过三轴压缩仪和高压固结仪进行土层试验。
【主权项】
1. 一种模拟静压粧沉粧过程的粘性土层的制备方法，主体结构包括自平衡式反力架、 上横梁、下横梁、吸盘底座、微机控制电液伺服千斤顶、加载数据控制器、百分表、压力传感 器、吸铁式表座、承压板、垫块、钢垫板、模型桶、横梁、土体和压力数据采集仪组成;本发明 模拟静压粧沉粧过程的粘性土层的制备的具体过程为： (1) 、将从现场取回的天然土体在烘干箱内烘干，将烘干的土体加水充分侵泡后制备成 含水量为150%的土体，并不断搅拌，排出空气； (2) 、在自平衡式反力架的下横梁上设置有模型桶，在模型桶的内壁上涂上一层润滑 油，在模型桶的底部铺满一层厚度为20_的砂土； (3) 、将搅拌均匀的土体放入模型桶内，在土体表面加层滤纸和一块透水石，透水石的 直径与模型桶的直径相同； (4) 、在模型桶里将制作好的土体表面逐级施加压力，即通过土体表面上的承压板、垫 块、钢垫板、压力传感器、倒置安装的微机控制电液伺服千斤顶、吸盘底座和自平衡式反力 架的上横梁组成加压土体的机械结构，然后利用微机控制电液伺服千斤顶加压，根据压力 数据采集仪来判定加压的大小，施压压力根据所需土体深度处对应的土自重应力确定； (5) 、为了设置不同的土层，土层的参数可以通过土体高度的变化来设定，土体高度的 变化通过百分表来测定，在模型桶上方放置两个横梁，在横梁上分别放置有吸铁式表座，在 吸铁式表座上夹有百分表，百分表轻触承压板，使百分表测得承压板的升降高度； (6) 、土样的孔隙比e通过土体的高度变化来控制，Mg钱-·?名-!，其中^为土的 比重，％为干土质量，巧为土体高度变化量，j为模型桶底面积，M为土体高度变化量； (7 )、得到所需的试样土层，将试验土层通过三轴压缩仪和高压固结仪进行土层试验。
【文档编号】G01N1/28GK105890946SQ201610212138
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】张明义, 王永洪, 王鹏, 高强
【申请人】青岛理工大学