一种密闭性真空预压室内模型试验装置的制作方法

本实用新型涉及真空预压模型试验技术领域，特别涉及一种真空预压室内模型试验装置。

背景技术：

在我国沿海地区广泛分布着深厚软土层，因其具有高含水率、高孔隙比、高压缩性和低强度等不良工程特性，因此在软土地区进行工程建设之前必须对地基进行加固处理。相比于其他软土地基处理技术，真空预压法自W. Kjellman（1952年）提出并被天津一航局科研所（1980年）首次引进应用于塘沽新港地基处理工程，因其加固效果好、环境影响小等优点而逐渐被广泛应用。

目前，针对真空预压法的工程应用技术已较为成熟，而相关理论研究却相对滞后，比如真空度在地基中的传递和衰减规律、真空预压加固效果与地下水的相互影响等问题。然而，受现场环境复杂、真空密闭性问题、深层传感器的准确埋设和测量等因素的制约，开展现场试验研究的效果不佳。因此，室内模型试验成为一种研究真空预压工法和机理的有效手段。

针对真空预压室内模型试验装置，现有技术中存在以下几种解决方式：如中国专利CN 203846538U公开了一种室内分级真空预压模型试验装置，包括一土样模型装置、一气水分离装置、一真空调压装置、及一抽真空设备，可以使用真空调压装置调整系统在不同的真空荷载阶段，从而得到在不同真空荷载阶段下地基的加固基理；如中国专利CN 104264719A也公开了一种真空预压室内模型试验装置，包括抽真空系统、排水量测量系统、真空度测量系统、孔隙水压力测量系统四部分，可用来研究土中真空度传递和孔隙水压力变化的规律。

对比分析上述现有技术可知，目前的真空预压室内试验装置可大致概括为由土体加固系统、水气分离系统和抽真空系统等组成。然而，上述几种试验装置均存在以下缺陷：（1）密封膜延伸进入加固区土体侧面，而加固区土体在真空预压过程中会发生向内的侧移，导致密封膜与装置内壁产生缝隙，系统密闭性难以保证，影响加固效果；（2）没有考虑真空预压加固效果与场区地下水的相互影响，尤其是当软土加固区存在下卧砂层等透水层的情况。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种密闭性好、能够考虑地下水影响的真空预压室内模型试验装置。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种真空预压室内模型试验装置，包括土样模型装置、与土样模型装置相连接以补充水分的水源补给装置及与土样模型装置相连接以进行抽真空处理的抽真空测量装置，所述土样模型装置包括内槽、环绕设置在内槽外的外槽及用以包覆内槽的密封膜，在所述内槽内自下而上依次铺设有砂层、软土层及排水砂垫层，在所述外槽内填充有密封填料，所述密封膜覆盖内槽并使其边缘延伸埋入至外槽的密封填料中。

进一步地，所述水源补给装置包括储水水槽、与储水水槽相连接的输水管道，及设于输水管道上的输水阀，所述内槽底部侧壁间隔排列设有多个法兰接头，所述输水管道连接有多个输水分支管道，各所述法兰接头与输水分支管道相连接，在各所述法兰接头处设有透水布料。

进一步地，在所述软土层内竖向间隔埋设有多个排水板，在所述排水砂垫层内水平埋设有与各排水板相连接的排水管，所述抽真空测量装置包括通过真空管道依次连接的集水量瓶、真空瓶、真空调压阀及抽气设备，所述排水管连接至集水量瓶上。

进一步地，在所述软土层内位于各排水板之间埋设有传感器。

进一步地，所述密封填料为高岭土。

有益效果：此真空预压室内模型试验装置中，外槽起到真空预压施工工艺中压膜沟的作用，保证了试验过程中的密闭性，试验结果更为精确稳定。而且，通过设置水源补给装置以提供外界水源补给，考虑了真空预压加固效果与场区地下水的相互影响，尤其是当软土加固区存在下卧砂层等透水层的情况，试验条件更加接近实际情况，试验结果更具有研究意义。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明；

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的局部平面示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，本实用新型一种真空预压室内模型试验装置，包括土样模型装置、与土样模型装置相连接以补充水分的水源补给装置及与土样模型装置相连接以进行抽真空处理的抽真空测量装置，土样模型装置包括内槽1、环绕设置在内槽1外的外槽2及用以包覆内槽1的土工布16和密封膜17，在内槽1内自下而上依次铺设有砂层10、软土层12及排水砂垫层15，在外槽2内填充有密封填料9，密封膜17覆盖内槽1并使其边缘延伸埋入至外槽2的密封填料9中。

其中，在软土层12内竖向间隔埋设有多个排水板11，排水板11传递真空和竖向排水的通道，在排水砂垫层内水平埋设有与各排水板11相连接的排水管14，排水管14连接至抽真空测量装置，具体地，抽真空测量装置包括通过真空管道20依次连接的集水量瓶19、真空瓶21、真空调压阀22及抽气设备23，在软土层12内位于各排水板11之间埋设有传感器13，传感器13用于观测真空预压过程中的深层土体沉降和孔隙水压力的变化规律。

通过真空调压阀22设定真空压力，开启抽气设备23开始试验，随着试验的进行，加固土体中的孔隙水在真空负压作用下沿着各排水板11和排水管14排出进入集水量瓶19，同时记录传感器13的数据，研究真空预压作用下的土体变形规律和孔隙水压力消散规律。

由于土工布16和密封膜17是埋入至外槽2的密封填料9中，真空预压过程中密封膜17不会受到土体作用发生侧移，保证了试验过程中的密闭性，使得试验结果更为精确稳定，其中，密封填料9优选为高岭土。

其中，水源补给装置包括储水水槽7、与储水水槽7相连接的输水管道6，及设于输水管道6上的输水阀8，内槽1底部侧壁间隔排列设有多个法兰接头3，在各法兰接头3处设有透水布料4，各法兰接头3连接着输水分支管道5，各输水分支管道5汇聚与输水管道6相连接，通过打开或关闭输水阀8，来调节内槽1中加固土体的地下水位，考虑到了真空预压加固效果与场区地下水的相互影响，使得试验条件更加接近实际情况，试验结果更具有研究意义。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。