地震作用下透水性混凝土桩堵塞试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种地震作用下透水性混凝土桩堵塞试验装置，通过测试地震作用下可液化土中透水性混凝土试件渗透系数以及饱水试件电阻率的变化对透水性混凝土桩堵塞全过程进行模拟，为研究地震作用下可液化土中透水性混凝土桩的堵塞机理奠定基础。它包括一个模拟地震作用的振动台，在振动台上放置套筒，套筒内填装可液化土试件，可液化土试件下部填装透水性混凝土试件；在透水性混凝土试件上下侧位置的套筒壁分别设有压力表预留孔，其上安装压力表用于测量透水性混凝土试件上下侧压力差；同时在透水性混凝土试件上下端还设有电阻率检测装置；在套筒下部设有用于控制排水的排水管，排水管上设有流量检测装置，套筒上部还设有进水口和溢水口。
【专利说明】地震作用下透水性混凝土粧堵塞试验装置
【技术领域】:
[0001]本实用新型涉及一种地震作用下透水性混凝土桩堵塞试验装置，属于土木工程领域。
【背景技术】:
[0002]砂土液化是指饱水的疏松粉、细砂土在振动作用下突然破坏而呈现液态的现象。若用透水性混凝土桩处置可液化土地基，在地震作用发生时，砂土颗粒会进入透水性混凝土桩中进而堵塞透水性混凝土桩，影响其使用性能。因此研究可液化土中透水性混凝土桩在地震作用下的堵塞机理是非常有必要的，但目前缺乏地震作用下可液化土中透水性混凝土桩堵塞试验模拟装置与方法。
实用新型内容:
[0003]本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种地震作用下透水性混凝土桩堵塞试验装置，通过测试地震作用下可液化土中透水性混凝土试件渗透系数以及饱水试件电阻率的变化对透水性混凝土桩堵塞全过程进行模拟，为研究地震作用下可液化土中透水性混凝土桩的堵塞机理奠定基础。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0005]一种地震作用下透水性混凝土桩堵塞试验装置，它包括一个模拟地震作用的振动台，在振动台上放置套筒，套筒内填装可液化土试件，可液化土试件下部填装透水性混凝土试件；在透水性混凝土试件上下侧位置的套筒壁分别设有压力表预留孔，其上安装压力表用于测量透水性混凝土试件上下侧压力差；同时在透水性混凝土试件上下端还设有电阻率检测装置；在套筒下部设有用于控制排水的排水管，排水管上设有流量检测装置，套筒上部还设有进水口和溢水口。
[0006]所述电阻率检测装置包括设置在透水性混凝土试件上端和下端的铁丝网，两铁丝网与万用表和电源连接。
[0007]所述透水性混凝土试件外部包裹橡胶套，橡胶套至于内套筒内，内套筒置于套筒内。
[0008]所述排水管末端设有可调节高度的塑料管，用于测量不同排水高度下可可液化土对透水性混凝土的堵塞情况。
[0009]所述振动台采用超低频信号发生器发出的电磁波激振驱动台面，发生器采用输入矩形波、三角波、正弦波或真实的地震波；振动输入出频率为l-ΙΟΟΗζ，台面允许最大位移为8-20mm,水平向最大激振加速度为0.5g_2g。
[0010]所述透水性混凝土试件高度为被模拟的透水性混凝土桩的壁厚，透水性混凝土桩采用空心圆壁桩。
[0011 ] 所述可液化土高度hs为:「 π, d, —d
[0012]hs =—
[0013]式中:d—被模拟的透水性混凝土桩桩径，de—单桩等效影响圆直径；
[0014]其中，在模拟透水性混凝土桩插入可液化土中并按正方形布置时，de= 1.13s，s为桩间距；
[0015]在模拟透水性混凝土桩插入可液化土中并按三角形布置时，de = 1.05s, s为桩间距。
[0016]具体过程为:
[0017](I)制作透水性混凝土桩试件及可液化土试件；
[0018](2)用体积法测出透水性混凝土试件的孔隙率；
[0019](3)测定透水性混凝土试件的渗透系数；
[0020](4)可液化土堵塞试验
[0021]4-1)在渗透系数测定后，保持进水流量不变，将制作好的可液化土试件侧壁包裹上柔性橡胶电层后，放入装置中，静止一段时间；
[0022]4-2)打开振动台，输入设定的波，开始震动过程；
[0023]4-3)观察在线纪录 的排出水管的流量Q1，利用达西定律，求地震过程中透水混凝土试件的渗透系数&；
[0024]( 5 )试件堵塞过程中电阻率变化试验
[0025]在试验(4)开始时，计算出相应的电阻率λ ;
[0026]仅改变下面试验参数中的某一个，研究相应参数对透水混凝土试件的抗堵塞能力的影响，。这些参数包括:透水性混凝土试件孔隙率、可液化土的级配、地震波的波形；
[0027]通过上述实验，得到透水性混凝土试件被可液化土堵塞全过程中渗透系数的变化、电阻率的变化这2个指标，通过分析这2个指标的变化，研究透水性混凝土路面的堵塞规律。
[0028]所述步骤(2)中孔隙率测定过程为:
[0029]用游标卡尺量取试件的直径和高度，按照式(I)计算孔隙率:
[0030]ne= (I —"—~) X 100( I)
[0031]式中:ne-试件孔隙率，% ;
[0032]In1——试件浸水24小时后在水中测得的质量，g ；
[0033]m2——试件从水中取出后 在的60°C烘箱内烘24小时后的质量，g ；
[0034]V-体积法测出的试件体积，cm3 ；
[0035]P w——水的密度，g/cm3 ；
[0036]所述步骤(3)中渗透系数测定过程为:
[0037]3-1)根据透水性混凝土试件直径，计算出透水性混凝土试件横截面积A ；
[0038]3-2)将透水性混凝土试件放入NaCl溶液中浸泡一定时间，保证所有连通的孔隙都能浸透；
[0039]3-3)将透水性混凝土试件取出，擦干表面并在侧面涂抹黄油，然后敷以柔性橡胶垫层，安装在套筒内；[0040]3-4)向套筒内开始缓慢注水，水流自上而下灌满整个试件套筒，且套筒上口开始溢流；打开出水口阀门，使水渗流一段时间，待水流稳定且气泡排净后开始测试；
[0041]3-5)读取在线纪录的渗流排出水管上的流量，取曲线平稳时的Q值；根据在线纪录的试件上、下表面的压力之差确定水力坡度J，
[0043]式中屯和h2—透水性混凝土试件上下表面压力；
[0044]hw一流经试件后的水头损失；
[0045]I一试件高度；
[0046]3-6)利用达西定律求渗透系数k
【权利要求】
1.一种地震作用下透水性混凝土桩堵塞试验装置，其特征是，它包括一个模拟地震作用的振动台，在振动台上放置套筒，套筒内填装可液化土试件，可液化土试件下部填装透水性混凝土试件；在透水性混凝土试件上下侧位置的套筒壁分别设有压力表预留孔，其上安装压力表用于测量透水性混凝土试件上下侧压力差；同时在透水性混凝土试件上下端还设有电阻率检测装置；在套筒下部设有用于控制排水的排水管，排水管上设有流量检测装置，套筒上部还设有进水口和溢水口。
2.如权利要求1所述的地震作用下透水性混凝土桩堵塞试验装置，其特征是，所述电阻率检测装置包括设置在透水性混凝土试件上端和下端的铁丝网，两铁丝网与万用表和电源连接。
3.如权利要求1所述的地震作用下透水性混凝土桩堵塞试验装置，其特征是，所述透水性混凝土试件外部包裹橡胶套，橡胶套至于内套筒内，内套筒置于套筒内。
4.如权利要求1所述的地震作用下透水性混凝土桩堵塞试验装置，其特征是，所述排水管末端设有可调节高度的塑料管，用于测量不同排水高度下可可液化土对透水性混凝土的堵塞情况。
5.如权利要求1所述的地震作用下透水性混凝土桩堵塞试验装置，其特征是，所述振动台采用超低频信号发生器发出的电磁波激振驱动台面，发生器采用输入矩形波、三角波、正弦波或真实的地震波；振动输入出频率为1-lOOHz，台面允许最大位移为8-20mm，水平向最大激振加速度为0.5g-2g。
6.如权利要求1所述的地震作用下透水性混凝土桩堵塞试验装置，其特征是，所述透水性混凝土试件高度为被模拟的透水性混凝土桩的壁厚，透水性混凝土桩采用空心圆壁桩。
7.如权利要求1所述的地震作用下透水性混凝土桩堵塞试验装置，其特征是，所述可液化土高度hs为:式中:d—被模拟的透水性混凝土桩桩径，4一单桩等效影响圆直径；其中，在模拟透水性混凝土桩插入可液化土中并按正方形布置时，de = 1.13s，s为桩间距；在模拟透水性混凝土桩插入可液化土中并按三角形布置时，de = 1.05s, s为桩间距。
【文档编号】G01N15/08GK203396682SQ201320539338
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】崔新壮, 张炯, 高智珺, 隋伟, 张娜, 汤潍泽 申请人:山东大学