就地确定土壤液化倾向及用电渗透来对其预防的方法

专利名称：就地确定土壤液化倾向及用电渗透来对其预防的方法
技术领域：
本发明涉及一种就地定量确定水饱和土壤液化倾向的方法，并确定电渗透的电势来防止土壤的液化作用。
背景技术：
瞬时或反复的地壳运动或震动使土壤中孔隙水压(pore waterpressure)上升从而导致了土壤中产生液化现象。土壤中孔隙水的增加也可以是由地震、爆炸、碰撞以及海浪造成的。在水饱和、无粘聚力土壤中产生的土壤液化可使土壤强度减弱并可使建筑物、水坝、土方工程、筑堤、斜坡及管道沉陷和/或损坏。几乎在全世界所有的主要地震中都有关于细砂和粉砂的液化现象的报道。由于地震或其它的瞬时或反复的加载而施加的地面应力波导致了饱和松散细砂或粉砂的震动或摇动剪切，这样就产生了所公知的液化现象。当松散的细砂和粉砂被反复施加剪应力反向时，土壤的容积减小并立即导致了土壤中孔隙水压的上升，如果孔隙水压上升到足够高，土壤颗粒与颗粒之间的接触压力就下降到零，此时土壤块将失去所有的剪切强度并暂时如液体那样的动作，即，产生了液化现象。如此暂时地丧失剪切强度能引起在这些土壤沉积物上建立起来的土方工程或建筑物的灾难后果。大的滑坡，建筑物和桥梁的沉陷或倾斜、堤坝或池塘护岸的失稳以及管道的失效都已经在近年来观察到，并已经进行了越来越多的努力，目的是尽量防止或减小这类的破坏。
影响产生土壤液化的因素有土壤类型、土壤颗粒尺寸分布，土壤的密实程度，土壤渗透性，剪应力反向的次数和强度。包含适量粉砂的细砂或无粘聚力的细微土壤最容易发生液化作用。颗粒均匀的土壤比很好分级的土壤更容易发生液化作用，细砂比粗砂或带有砾石的土壤更具有容易液化的倾向。具有适量粉砂的细砂更容易发生液化现象；然而具有大量粉砂的细砂不易被液化，尽管这种液化现象是仍然存在的。最近的证据表明，包含有适量粘土的砂也能发生液化作用。
在非常粗的砂石或砾石中，地下水流动足够自如因此孔隙水压不会达到能引起液化作用的危险高度。细砂和粉砂具有中等至较低的渗水性，其能防止因孔隙水压而导致的分散从而产生的土壤液化作用。如果能释放在地震事件发生时产生的土壤孔隙水压，土壤将不被液化，因此将保持稳定。
传统的保持土壤稳定性并防止土壤液化或使液化作用降为最小值的处理方法一般有五种1)除去土壤中发生液化倾向的材料并用坚实的材料代替，2)在坚固的土壤层的下面提供结构支撑，即打桩，3)使土壤致密，以使其不容易液化，4)强化具有液化倾向的土壤，5)设置排水装置，防止土壤孔隙水压力升高，比如石头或砾石柱或减压井(relief well)。
已经证明上述的方法能成功地将液化的危害减小到最小，然而这些方法比较昂贵，在现有的结构中很难完成，另外，一些方法在细小颗粒土壤中的效率受到严重限制。防止土壤液化的一可选择性的方法包括离开建筑物地基或朝向一系列减压井产生电渗透梯度，这样就消除了地震摇晃造成的土壤孔隙水压升高的影响，因此能保持土壤中剪切强度和结构的稳定性。
电渗透作用包括利用一插入水饱和土壤中的电极之间产生的恒定d-c电流，使孔隙流体从源电极运动到吸收电极(sink electrodes)并且由此改良土壤中孔隙水压。电渗透已经在下述应用中使用1)提高挖掘的稳定性，2)降低打桩驱动阻力，3)提高打桩强度，4)通过，固结或灌浆稳定土壤，5)使淤泥脱水，6)地下水下降及屏障系统，7)增加石油产品，8)从土壤中清除污染物，及9)在地震期间防止土壤的液化作用。电渗透通过放置在一个开放或封闭的流动结构中的电极横贯饱和土壤块而产生一个d-c电压差。d-c电压差产生一个在源电极和吸收电极之间流动的一恒定的d-c电流。大多数土壤中的土壤颗粒具有负电荷。在那些具有负电荷的土壤中，源电极是阳极而吸收电极是阴极，地下水从阳极流向阴极。在另外的土壤中，比如说含有石灰质的土壤，土壤颗粒具有正电荷。在那些具有正电荷的土壤中，源电极是阴极而吸收电极是阳极，地下水从阴极流向阳极。
电极的“开放式”流动布置允许孔隙流体流入和流出。由于电流引起的孔隙水的传输，土壤中的孔隙水压被改善以能使挖掘物稳定或使打桩驱动阻力降低。由于长时期保持d-c电压的高成本，并且如果所述系统长时期作用而干燥和化学反应的高成本，因此电渗透应用并不广泛。通过减少孔隙水压可保持短期的稳定性，电渗透在具有细颗粒的土壤中是非常有效的，比如细砂、泥沙、粉砂。
为了现有的及未来规划中建筑结构的需要，一个场所的液化倾向需要被定量检测，因此预防性测量能被结合到规划建筑的设计中或适当改进已经存在的建筑。因此，需要一种确定的就地测量土壤中液化倾向的方法，定性地确定在什么样的载荷条件下土壤会液化，并确定是否可以应用防止液化现象的方法比如电渗透的方法。
先前的评估土壤液化倾向的方法包括两种基本的方案，即实验测试法和就地测试法。实验的方法的样本取自没有干扰的土壤，但这是很难甚至不可能得到的。实验测试方法包括周期性空间测试，周期性直接剪切测试，及周期性扭转空间测试。所有的这些测试都在土壤样本上应用一个循环剪应力反向。目前没有一种方法获得没有干扰的样本，其中在就地应力状态下，在无粘聚力的土壤中已经保持差孔隙比或结构。因此，实验室的测试方法被认为仅是定性测试土壤的液化倾向。目前就地测量的方法包括五种类型，其中四种方法是间接的实验测试方法，第五种方法是土壤的剪切强度下就地的直接测量以及定量推测测量土壤液化倾向的方法。四种间接的实验测试方法是；1)标准穿刺实验(Standard Penetration Test-SPT)；2)锥形穿刺实验(ConePenetration Test-CPT)；3)压锥穿刺实验(Piezocone PenetrationTest-PCPT)及4)地震波实验(Seismic Wave Test-SWT)。第五种直接就地测量是压风向实验(Piezo Vane Test-PVT)。
标准穿刺实验(SPT)是基于这样的实验对比作出的，该实验对比是与在地震过后期间观察土壤颗粒发生液化或不发生液化和土壤中刺入的测管吹气的数目之间相关的。锥形穿刺实验(CPT)具有几个优于SPT的优点，但是如同SPT实验，其也包括用相应的锥形头刺入土壤中以在地震过后期间观察土壤是否发生液化时与之间相关的阻力。除了孔隙水压的测量是在驱使锥形头刺入土壤中被记录外，压锥穿刺实验(PCPT)类似于CPT实验。然而定量的土壤液化倾向是基于和CPT相类似的实验测试的关系，这样的测试结果和CPT方法有类似的基本缺点和不足。地震波实验(SWT)是基于土壤中地震波的速度之间的实验关系，如此就地测量并在地震过后期间观察土壤颗粒是否发生液化作用。
就地的压风向实验(PVT)是一种在剪切力作用下利用旋转的叶片插入土壤中的钻孔中的就地测试方法失效时采用的方法。这种方法最初被利用在定量地测量粘性土壤的剪切强度；然而近年来这种方法通过在剪切期间测量孔隙水压力以推测土壤的液化倾向。这种方法基于在地震发生期间在完全不同的应力状态下土壤的剪切，最典型例子是土壤立即失效时。因此这种PVT测试方法不能如同实际地震发生期间那样在土壤上施加剪应力反向。
就地的压力测量仪实验已经使用了许多年，其可被定量测量的土壤的变形和强度性能。那些装置或者已经被插入钻孔中，或者被驱动或自身钻孔。自身钻孔的压力测量仪能使对土壤的干扰为最小化，但仅是在土壤测试之前使土壤变形最小化。在被驱动探针的例子中，应用实验校正系数来弥补在驱动所述装置的过程中对土壤的干扰还没有开发出能确定土壤液化倾向的压力测量装置。
因此，比如在经历地震期间，在瞬时并反复施加载荷的情况下显然需要一种就地定量测量土壤液化倾向的方法。这样的方法在一定应力条件下可循环就地放置土壤，这种应力条件类似于地址中产生的应力，即是剪应力反向。也需要一种就地定量的测试方法，通过在循环剪应力反向期间减少孔隙水压以定量测量利用电渗透防止土壤液化的作用。

发明内容
一种测量水饱和土壤的液化倾向的方法，其中具有多个膨胀和收缩的囊室被驱动或自身可钻孔的探针将循环剪应力反向就地施加在土壤主体上，从随后在循环剪应力反向期间测量孔隙水压的响应来定量测量土壤液化倾向。在循环剪应力反向期间，孔隙水压随之上升从而指示具有液化倾向的收缩土壤。这种方法也能通过在土壤液化开始期间由d-c电源给电极赋能，和在随后由所述装置在土壤上施加重复剪应力反向期间测量孔隙水压的减小量，来定量测量防止土壤液化的电渗透电压。
本发明是这样一种就地确定水饱和土壤的液化倾向的方法，包括将土壤主体放置在循环剪应力反向中，其中为体积不变且孔隙水未排出的情况下，测量随后引起的孔隙水压响应。在循环剪应力反向期间孔隙水压升高，指示出具有液化倾向的收缩性土壤。通过被驱动或自身钻孔的探针，具有多个膨胀和收缩囊室的探针将循环剪应力反向就地施加在土壤中，从而将循环剪应力反向施加在土壤上。通过连接于多个囊室的流体压力缸的内侧的一活塞的垂直方向的上下往复运动使在体积不变的条件下同时膨胀和收缩囊室。流体系统确保在体积不变的条件下囊室的同时膨胀和收缩。在囊室的膨胀阶段期间，土壤应力从一水平方向的最大主应力变化，在囊室处于收缩阶段的状态时，变为一垂直方向最大主应力。因此囊室影响区域的土壤立即受到剪应力反向，除了此测试是在大块土壤不受干扰的情况下就地测试外，都类似于循环空间的实验测试时施加的剪应力反向。在循环剪应力反向载荷的情况下，在体积不变和未排水状态下测量土壤中的孔隙水压。载荷的大小，循环剪应力反向的次数和孔隙水压的变化都可以定量地确定土壤的液化倾向。
如同CPT实验测试那样，所述装置被驱动到达一定深度，或插入钻好的孔中，或自身在土壤中打孔。自身钻孔的装置使土壤受到最小的干扰并可直接测量土壤的液化倾向。从土壤的不受干扰的状态下驱动装置期间，驱动装置会对土壤有轻微的干扰通常会使土壤具有高强度和硬度。需要定量实验相关关系，以解释来自被驱动探针的结果，从而弥补就地在原始的不受干扰的状态使土壤中状态轻微的改变。在插入装置到一定合适的深度时，流体压力缸中的活塞处于中间或平衡位置。一旦在水平位置测量，通过固定最外侧的连杆，在表面将装置夹持以防止装置的运动。此时启动数据收集系统，囊室循环地膨胀和收缩，监测孔隙水压响应，以定量显示土壤的液化倾向。
所述活塞驱动囊室膨胀和收缩，该活塞或者从表层往复地上、下移动，或者通过包含在所述装置中的孔下的适当设备由机电或液压装置驱动而上、下移动。囊室膨胀和收缩的频率被设置为和在实际地震事件期间土壤经受的剪应力反向的频率相似，即大约1HZ。通过一定数目的装置，类似那些PCPT实验中采用的设备或通过更精密的设备如一压差计，可以测量孔隙水压。孔隙水压计可以是一应力测量装置，一压电装置，一震荡电线，或其它的能提供模拟输出以连接并记录到计算机数据收集系统的其它装置。除了，监测孔隙水压，数据收集系统也经过一线性可变差动变压器(LVDT)记录下活塞的运动并通过流体压力计记录每个囊室中的流体压力。这样在载荷状态下，载荷的频率以及孔隙水压响应都能通过计算机数据收集系统同步记录下来。从这些数据的分析中，能定量确定可发生液化作用的土壤的液化倾向。
因此提供了一种在循环剪应力反向期间，在体积不变且孔隙水未排出的情况下，通过测量由所述装置施加在土壤上的孔隙水压就地测量土壤的液化倾向的方法和装置。在循环剪应力反向期间，孔隙水压随之上升从而指示具有液化倾向的收缩土壤。此方法和装置也包括启动包含在所述装置中的电极上的d-c电压差，从而从经受循环剪切应力反向的土壤块向孔隙水压释放电极施加一个电渗透梯度。压力释放或吸收电极包含在装置内，并通过与源电极和驱动电极相对的极性赋能，压力释放或吸收电极包含有一孔隙水压释放入口以在静态或降小的水力头条件下允许孔隙水进入装置。随后，在循环剪应力反向期间，利用计算机数据收集系统电子地记录下电渗透梯度引起的孔隙水压的减小，还包括早先记录的参数加上施加的d-c电压及流过贯穿电极的土壤的感应d-c电流。包含在所述装置中的孔隙水压释放入口可以通过各种装置，如机电装置，液压装置或机械装置在通过d-c电源为电极提供能量时打开。能定量确定防止特定土壤地层液化的电渗透电势能。
附图简要说明

图1是本发明一种形式的在土壤中就地引起循环剪应力反向时测量孔隙水压力改变的装置的横截面视图；图2是本发明一种形式的在平衡状态及两极端膨胀和收缩状态的横截面视图；图3是本发明一种形式的包含使一活塞杆位移以使囊室作同步的膨胀和收缩的横截面视图，图中示出的在中间平衡状态下的视图；图4是本发明一种形式的包含使一活塞杆位移以使囊室作同步的膨胀和收缩的横截面视图，图中示出的是在土壤中就地引入循环剪应力反向时在中间或平衡状态以及在两极端膨胀和收缩状态下的视图；图5是本发明一种形式的在土壤中就地引起循环剪应力反向的横截面视图，同步向一组电渗透电极赋能，打开装置中的孔隙水压释放口，并随后测量孔隙水压力的改变；图6是根据本发明一种形式的在土壤中就地引起循环剪应力反向时，在平衡及极端膨胀和收缩的状态下的横截面视图，同步向一组电渗透电极赋能，打开装置中的孔隙水压释放口，并随后测量孔隙水压力的改变。
本发明的详细描述本发明涉及一种将土壤主体放置在循环剪应力反向中，在体积不变及孔隙水未排出的条件下就地测量水饱和土壤的液化倾向的方法和装置，并且随后测量引起的孔隙水压力的响应。附图1是根据本发明介绍的一种形式的横截面视图，装置30包括多个螺纹外杆1，在其内具有电子和电源缆线2，从装置的传感器连接到计算机数据收集系统3和一d-c电源4上。装置30可以被驱动也可以自身钻孔从表层5进入水饱和土壤6的一特定深度以来测量土壤的液化倾向。被驱动的装置30在引导点上包括传统的PCPT的锥形头7，而自身钻孔装置30在引导点包含有自身打孔元件，其类似于传统的自身钻孔的土壤压力测量装置。装置30进一步包括有膨胀和收缩囊室8、9，其周期性的从膨胀状态变化到收缩状态，以在体积不变的条件下在土壤中施加载荷。囊室8和9结构形式类似于传统的固定端部打包机。囊室8和9安装在中心测量头上，每一个囊室都包含一膨胀和收缩增强橡胶部件。通过装置30中的孔隙水压力计10测量承受循环载荷的土壤中的孔隙水压力。数据收集系统同时记录下囊室8和9的膨胀和收缩，及其导致的从压力计10测得的孔隙水压力响应。数据用类似通常的分析实验数据那样的方法进行分析。
附图2进一步表示了土壤在承受装置30的周期载荷时的三种状态，即，中间或平衡状态11，囊室8被完全收缩及囊室9被完全膨胀的状态12，囊室9被完全收缩及囊室8被完全膨胀的状态13。在中间或平衡状态11，囊室8和9处于压力平衡，囊室8和9具有相同的尺寸和容积。在囊室8和9的周期膨胀和收缩期间，最初囊室8和9都处在中间或平衡状态11，而后，最上端的囊室8通过体积的变化而收缩，同样最下端的囊室9也因为体积的变化而膨胀，从而形成状态12其中囊室8收缩的体积，等于囊室9膨胀的体积。接着，在囊室的状态12中，顶端囊室8被膨胀通过平衡位置11而达到完全膨胀的状态13。同时，最下端囊室9收缩通过平衡位置11进一步收缩至完全收缩状态13。在状态12中，土壤6中的最大主应力紧邻完全收缩的囊室8是垂直的，土壤6中的最大主应力紧邻完全膨胀的囊室9是水平的。类似地在状态13中，土壤6中的最大主应力紧邻完全膨胀的囊室8是水平的，土壤6中最大主应力紧邻完全收缩的囊室9是垂直的。因此土壤6在紧邻囊室8和9的区域中承受剪应力反向。在整个土壤6的周期载荷中通过压力计10监测出由此引起的孔隙水压力响应。囊室8和9的膨胀及收缩如同在地震、爆炸或者其它的前述的瞬时重复加载而导致的波所经历的，周期性脉动到期望数目的载荷反向。比如地震事件中，膨胀及收缩囊室8和9的频率接近1HZ。在爆炸实事件中，膨胀及收缩囊室8和9的频率高达10HZ，其它的瞬时载荷可以使其频率低至0.01HZ。
本发明实现同时膨胀及收缩囊室8和9的一种形式如图3所示，该图所示处于中间或平衡状态11下。通过包含在压力筒14中的流体驱动膨胀及收缩囊室8和9，所述压力缸通过管15连接在最上端囊室8，及经过管16到最下端囊室9。通过连接在驱动杆18上的活塞17的垂直运动使流体交替地从囊室8和9中排出和注入其中。每个囊室8和9中的压力被压力计19和20分别监测并记录到数据收集系统3。活塞17的垂直运动通过线型可变差动变压器21或类似装置而监测，活塞的位置被记录到数据收集系统3上。
周期膨胀及收缩囊室8和9的三种状态如附图4所示，中间或平衡状态，收缩/膨胀状态12，膨胀/收缩状态13。当装置30处于中间或平衡状态时，活塞17或多或少地位于流体压力缸14的中心。在流体压力缸14内向上移动杆18使活塞17到达最上端位置(状态12)。这样在土壤6中，以体积不变的同时受控制的方式使流体从囊室8被排出而注入囊室9。从收缩/膨胀状态12向下移动杆18驱动活塞17，通过中间或平衡状态11，到达膨胀/收缩状态13，在膨胀/收缩状态，活塞17在流体压力缸14的最下端位置。通过移动活塞17从收缩/膨胀状态12到膨胀/收缩状态13，流体从囊室9中排出并注入囊室8。通过活塞17使流体从中间或平衡状态11位移到收缩/膨胀状态12，受到杆18的移动的控制，这同被活塞17从中间或平衡状态11位移到膨胀/收缩状态13完全相同。
通过传统的液压伺服控制系统或可选择的通过使用螺线管的机电装置或纯粹的机器装置来从表层驱动杆18的周期移动。在本发明的另一形式，所述杆18的周期运动可以通过一个包含在所述装置中的一个液压或机电装置在孔下方驱动和控制并从所述表层由仪器和电源进行控制。在本发明的任一种形式中，活塞17的动程受到控制，以实现囊室8和9期望的膨胀及收缩从而在土壤上施加载荷。另外，活塞17动程的频率也被控制以在土壤上获得期望的加载率。
因此，加载状态，加载频率，孔隙水压响应被计算机数据收集系统同时记录。从对那些数据的分析中，可定量确定土壤的液化倾向。就地测试的数据分析方法也是用于液化的标准实验测试数据的分析方法。
附图5是本发明的一种改进形式，其处于中间或平衡状态11，所述装置包括一源电极或驱动电极22，两个压力释放或吸收电极23上具有孔隙水压释放出口24。驱动电极被连接到d-c电源4的一极上，在此为正极。因此电极23是阳极。压力释放电极23被连接到d-c电源4的相对一极，在此实例中是负极。因此电极23是阴极。所有的电极22和23是被电隔离的，并与所述装置的其它部件绝缘，这些电极仅是电连接到d-c电源4和水饱和土壤6中。
图6示出了囊室周期性膨胀和收缩的三种状态，中间或平衡状态11，收缩/膨胀状态12，膨胀/收缩状态13。在测试土壤的液化倾向期间，通过膨胀及收缩囊室8和9所述装置30对土壤6施加循环剪应力反向。如果通过孔隙水压力计10测量到孔隙水压力上升，具有电极22和23的装置30能定量确定进一步消除土壤6中的孔隙水压的电渗透电势，从而确定其防止土壤发生液化的能力。在土壤6上施加一定数目的循环剪应力反向载荷后通过测量计10测量到孔隙水压的上升时，电极22和23通过连接在d-c电源上被通电，所述的压力释放口24在所述装置中被打开，以在静态或减小的水力头的情况下允许孔隙水转移到装置30中。孔隙水压释放口24能通过各种装置，包括机电装置，液压装置或机械装置。孔隙水压释放口24包含一多孔元件以防止土壤进入释放口。
从而加载状态，加载频率，孔隙水压响应，d-c应用电压以及感应电流都通过计算机数据收集系统而同时记录下来。从这些数据的分析，可以定量确定防止特定土壤层液化的电渗透势能。
因此本发明，非常适合实现所述目的，获得所述效果和优点以及其它固定的东西。然而，本发明优选的实施例仅为公开目的，许多具体的细节结构，部件的布置以及操作的步骤的变化都很容易地被那些熟知本领域技术的人士所认识，其都在所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种就地确定土壤液化倾向的装置，包括多个与土壤相接触的膨胀和收缩囊室，用于在体积不变的条件下周期性地对所述土壤施加载荷；一和土壤中接触以测量土壤中和囊室邻近的孔隙水压的孔隙水压传感器；及一个用于在循环加载期间接受从土壤中测得的孔隙水压测量值的数据接受装置。
2.一种如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置本身向下钻孔到所需测量深度的层。
3.一种如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置被驱动向下到达所需测量深度的层。
4.一种如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置被向下插入预先钻好的孔中到达所需测量深度的层。
5.一种如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括一个位于与所述多个囊室连接的流体压力缸中的活塞，所述活塞的移动从收缩的囊室中排出流体并将流体注入膨胀的囊室中以确保土壤在体积不变的条件下的循环地受到载荷。
6.一种如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括为测量囊室膨胀和收缩变化率以及囊室内流体而连接在囊室上的传感器。
7.一种如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括两个膨胀和收缩囊室。
8.一种就地确定通过电渗透能否防止土壤的液化倾向的装置，包括多个膨胀和收缩囊室；其与土壤接触，并且用于在体积不变的条件下、对土壤施加周期性的载荷；一和土壤中接触用于测量土壤中和所述囊室邻近的孔隙水压的孔隙水压传感器；一d-c电源；一连接到所述装置内定位的d-c电源并与土壤接触的一列导电元件；一位于所述装置中并邻近至少一个所述导电元件的孔隙水压释放口；及一在土壤承受循环载荷期间接受从土壤中测出的孔隙水压测量值的数据收集系统。
9.一种如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置本身向下钻孔到所需测量深度的层。
10.一种如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置被向下驱动到达所需要测量深度的层。
11.一种如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置被插入预先钻好的钻孔中，向下到达所需测量深度的层。
12.一种如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括一个位于与所述多个囊室连接的流体压力缸中的活塞，所述活塞从收缩的囊室中排出流体并将流体注入膨胀的囊室中，以确保土壤在体积不变的条件下的循环加载。
13.一种如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括为测量囊室膨胀和收缩的改变比率、囊室内流体压力、供应的d-c电压以及在电极之间产生的d-c电流而连接在囊室上的传感器。
14.一种如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置包括两个膨胀/收缩囊室。
15.一种如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置包括三个电极。
16.一种如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置包括两孔隙水压释放口。
17.一种就地确定土壤液化倾向的方法，包括在体积不变的条件下，对土壤施加循环载荷；在循环加载期间测量土壤中的孔隙水压；及在循环加载期间记录土壤中的孔隙水压的测量值。
18.一种如权利要求17所述的方法，其特征在于，对土壤施加载荷和测量都是在预定深度的层。
19.一种如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步以预定的频率对土壤施加周期载荷并记录该频率。
20.一种如权利要求17所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括测量对土壤施加循环载荷的变化比率并记录该变化比率。
21.一种如权利要求17所述的方法，其特征在于，对土壤的循环载荷被施加在该土壤的两相邻的区域。
22.一种就地确定通过电渗透是否能防止土壤液化方法，包括在体积不变的情况下对土壤施加循环载荷；在施加循环载荷期间测量土壤的孔隙水压；提供给土壤以d-c电势能；在承受循环载荷的土壤内释放孔隙水压；及在对土壤中施加循环载荷期间记录土壤的孔隙水压的测量值。
23.一种如权利要求22所述的方法，其特征在于，对土壤施加载荷并测量是在预定深度的层进行的。
24.一种如权利要求22所述的方法，其特征在于，进一步包括以预定的频率对土壤施加循环载荷并记录该频率。
25.一种如权利要求22所述的方法，其特征在于，进一步包括测量对土壤循环加载的变化比率并记录该变化比率。
26.一种如权利要求22所述的方法，其特征在于，进一步包括测量供应的d-c电压，土壤中形成的d-c感应电流，记录供应的d-c端电压及d-c感应电流。
27.一种如权利要求22所述的方法，其特征在于，在土壤中的两邻近区域施加循环载荷。
全文摘要
一种确定水饱和土壤(6)的液化倾向的系统，其中一自身可钻孔探针或被驱动探针具有PCPT锥形头(7)，其上有许多膨胀囊室(8)和收缩囊室(9)，在囊室上可连接一位于流体压力缸内的活塞，也可设有，在就地对土壤主体施加循环剪应力反向，通过压力计(10)测量孔隙水压，因此能定量测得土壤的液化倾向。在产生循环剪应力反向期间，孔隙水压升高以指示土壤收缩，即土壤具有液化倾向。这样的系统也可以定量地确定电渗透中的电势能来防止土壤的液化，在液化可能的开始期间利用dc电源(4)对电极施压，在土壤承受反复剪应力反向时通过液化倾向测量装置(30)中的多个膨胀/收缩囊室(8，9)来测量孔隙水压的降低。
文档编号G01V3/18GK1575426SQ02821358
公开日2005年2月2日 申请日期2002年9月24日 优先权日2001年9月27日
发明者格兰特·霍金 申请人:乔西拉公司