一种通过磁场加速土体固结沉降的试验方法与流程

1.本发明涉及土工模型试验技术领域，尤其涉及一种通过磁场加速土体固结沉降的试验方法。


背景技术：

2.在岩土工程中，土体自重引起的应力占支配地位，土的力学特性随着应力大小的变化而变化，常规小尺寸模型试验由于其自重产生的应力远小于原型，因而无法再现原型的特性。解决这个问题的途径就是提高模型的自重，使之与原型等效。目前通常采用离心试验开展小尺寸的土工试验。但是离心试验成本大设备复杂，且有地域限制。


技术实现要素：

3.(一)要解决的技术问题
4.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种通过磁场加速土体固结沉降的试验方法，其解决了使用现有的离心试验成本大的技术问题。
5.(二)技术方案
6.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
7.本发明实施例提供一种通过磁场加速土体固结沉降的试验方法，包括：
8.s1、将金属导线以螺旋的形式埋在待进行压缩试验的土体中，使该金属导线的两端接头留在待进行压缩试验的土体之外，而该金属导线除两端的接头的部分在待进行压缩试验的土体中形成螺旋线圈；
9.s2、将埋有金属导线的待进行压缩试验的土体放置于磁场中；
10.s3、将金属导线留在待进行压缩试验的土体之外的两端接头接入直流电电源，并开通直流电源开关，对该待进行压缩试验的土体进行固结试验，获取试验结果。
11.优选地，
12.在s1中，具体的，将金属导线按照顺时针方向均匀的以螺旋的形式埋在待进行压缩试验的土体中，使该金属导线的两端接头留在待进行压缩试验的土体之外，而该金属导线除两端的接头的部分在待进行压缩试验的土体中形成螺旋线圈。
13.优选地，
14.所述金属导线为铁丝。
15.优选地，
16.所述金属导线除两端的接头部分在待进行压缩试验的土体中形成的螺旋线圈具有多匝线圈；
17.其中，任意相邻的两匝线圈之间都具有预先设定的距离。
18.优选地，所述s2具体包括：
19.在所述埋有金属导线的待进行压缩试验的土体顶部放置第一固定磁铁，使所述埋有金属导线的待进行压缩试验的土体处于土层顶部所放置的第一固定磁铁所产生的第一
磁场中。
20.优选地，所述s2具体包括：
21.在所述埋有金属导线的待进行压缩试验的土体的顶部放置第二固定磁铁，使所述埋有金属导线的待进行压缩试验的土体处于土层顶部所放置的第二固定磁铁所产生的第二磁场中；
22.在所述埋有金属导线的待进行压缩试验的土体的底部放置第三固定磁铁，使所述埋有金属导线的待进行压缩试验的土体处于土层底部所放置的第三固定磁铁所产生的第三磁场中。
23.优选地，
24.所述第二固定磁铁和所述第三固定磁铁为一体的磁铁。
25.优选地，
26.所述s3具体包括：
27.将所述金属导线两端接头按照第一预先设定的规则分别接入直流电源的正极和负极，并开通直流电源开关，对该待进行压缩试验的土体进行固结试验，获取试验结果；
28.所述第一预先设定的规则为：
29.在开通直流电源开关后，所述金属导线除两端的接头部分在待进行压缩试验的土体中形成螺旋线圈的顶部所产生的磁场与第一磁场相斥。
30.优选地，
31.所述s3具体包括：
32.将所述金属导线两端接头按照第二预先设定的规则分别接入直流电源的正极和负极，并开通直流电源开关，对该待进行压缩试验的土体进行固结试验，获取试验结果；
33.所述第二预先设定的规则为：
34.在开通直流电源开关后，所述金属导线除两端的接头部分在待进行压缩试验的土体中形成螺旋线圈的顶部所产生的磁场与第二磁场相斥，以及所述金属导线除两端的接头部分在待进行压缩试验的土体中形成螺旋线圈的底部所产生的磁场与第三磁场相斥。
35.优选地，
36.所述试验结果包括：所述待进行压缩试验的土体的固结系数、压缩模量。
37.(三)有益效果
38.本发明的有益效果是：本发明的一种通过磁场加速土体固结沉降的试验方法，由于采用将金属导线以螺旋的形式埋在待进行压缩试验的土体中，使该金属导线的两端接头留在待进行压缩试验的土体之外，而该金属导线除两端的接头的部分在待进行压缩试验的土体中形成螺旋线圈；然后，将埋有金属导线的待进行压缩试验的土体放置于磁场中；最后，将金属导线留在待进行压缩试验的土体之外的两端接头接入直流电电源，并开通直流电源开关，对该待进行压缩试验的土体进行固结试验，获取试验结果，相对于现有技术而言，待进行压缩试验的土体可以根据金属导线电流产磁的作用，大量金属导线圈会呈现出一定的磁性，根据同极相斥的原理，土层会受到固定磁极的斥力，从而压缩速度会相应增加，达到了与原位测试相似的试验的结果，并且可靠性高。
附图说明
39.图1为本发明的一种通过磁场加速土体固结沉降的试验方法流程图；
40.图2为实施例中实现本发明的一种通过磁场加速土体固结沉降的试验方法的结构示意图；
41.图3为实施例中实现本发明的一种通过磁场加速土体固结沉降的试验方法的另一结构示意图。
42.【附图标记说明】
43.1：第一固定磁铁；
44.2：待进行压缩试验的土体；
45.3：金属导线；
46.4：接头；
47.5：u型磁铁。
具体实施方式
48.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
49.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
50.参见图1和图2，本实施例提供一种通过磁场加速土体固结沉降的试验方法，包括：
51.s1、将金属导线3以螺旋的形式埋在待进行压缩试验的土体2中，使该金属导线3的两端接头4留在待进行压缩试验的土体2之外，而该金属导线3除两端的接头4的部分在待进行压缩试验的土体2中形成螺旋线圈。
52.s2、将埋有金属导线3的待进行压缩试验的土体2放置于磁场中。
53.s3、将金属导线3留在待进行压缩试验的土体2之外的两端接头接入直流电电源，并开通直流电源开关，对该待进行压缩试验的土体2进行固结试验，获取试验结果。
54.在本实施例的实际应用中，在s1中，具体的，将金属导线3按照顺时针方向均匀的以螺旋的形式埋在待进行压缩试验的土体2中，使该金属导线3的两端接头4留在待进行压缩试验的土体2之外，而该金属导线3除两端的接头4的部分在待进行压缩试验的土体2中形成螺旋线圈。
55.在本实施例的实际应用中，所述金属导线3为铁丝。
56.在本实施例的实际应用中，所述金属导线3除两端的接头4部分在待进行压缩试验的土体2中形成的螺旋线圈具有多匝线圈。
57.其中，任意相邻的两匝线圈之间都具有预先设定的距离。也就是说所述金属导线3除两端的接头4部分在待进行压缩试验的土体2中形成的螺旋线圈具有预先设定的稠密程度。
58.本实施例的方法是把金属导线3(该金属导线3具有一定的拉伸能力，在土体变形时不会拉断)以螺旋的形式埋在待进行压缩试验的土体2中，埋置的位置和埋置稠密程度根
据试验所需来设定，然后在待进行压缩试验的土体2顶部放置固定磁铁，金属导线3中通以直流电，根据电流产磁的作用，大量螺旋线圈会呈现出一定的磁性，根据同极相斥的原理，待进行压缩试验的土体2会受到固定磁极的斥力，从而压缩速度会相应增加。
59.参见图2，在本实施例的实际应用中，所述s2具体包括：
60.如图2所示，在所述埋有金属导线3的待进行压缩试验的土体2顶部放置第一固定磁铁1，使所述埋有金属导线3的待进行压缩试验的土体2处于土层顶部所放置的第一固定磁铁1所产生的第一磁场中。
61.参见图3，在本实施例的实际应用中，所述s2具体包括：
62.在所述埋有金属导线3的待进行压缩试验的土体2的顶部放置第二固定磁铁，使所述埋有金属导线3的待进行压缩试验的土体2处于土层顶部所放置的第二固定磁铁所产生的第二磁场中。
63.在所述埋有金属导线3的待进行压缩试验的土体2的底部放置第三固定磁铁，使所述埋有金属导线3的待进行压缩试验的土体2处于土层底部所放置的第三固定磁铁所产生的第三磁场中。
64.参见图3，在本实施例的实际应用中，所述第二固定磁铁和所述第三固定磁铁为一体的磁铁。具体的，所述第二固定磁铁和所述第三固定磁铁为一体的磁铁是u型磁铁5。
65.在本实施例的实际应用中，所述s3具体包括：
66.将所述金属导线3两端接头4按照第一预先设定的规则分别接入直流电源的正极和负极，并开通直流电源开关，对该待进行压缩试验的土体2进行固结试验，获取试验结果；
67.所述第一预先设定的规则为：
68.在开通直流电源开关后，所述金属导线3除两端的接头4部分在待进行压缩试验的土体2中形成螺旋线圈的顶部所产生的磁场与第一磁场相斥。
69.在本实施例的实际应用中，所述s3具体包括：
70.将所述金属导线3两端接头4按照第二预先设定的规则分别接入直流电源的正极和负极，并开通直流电源开关，对该待进行压缩试验的土体2进行固结试验，获取试验结果。
71.所述第二预先设定的规则为：
72.在开通直流电源开关后，所述金属导线3除两端的接头4部分在待进行压缩试验的土体2中形成螺旋线圈的顶部所产生的磁场与第二磁场相斥，以及所述金属导线3除两端的接头4部分在待进行压缩试验的土体2中形成螺旋线圈的底部所产生的磁场与第三磁场相斥。
73.在本实施例的实际应用中，所述试验结果包括：所述待进行压缩试验的土体2的固结系数、压缩模量。
74.待进行压缩试验的土体2在电磁力作用的加速下，实现土体的受力与原位相似，从而更加真实准确的模拟现场土体的应力条件，最终得到与现场试验一致的试验结果，如固结系数、压缩模量等。
75.本实施例中的一种通过磁场加速土体固结沉降的试验方法，由于采用将金属导线3以螺旋的形式埋在待进行压缩试验的土体2中，使该金属导线3的两端接头4留在待进行压缩试验的土体2之外，而该金属导线3除两端的接头4的部分在待进行压缩试验的土体2中形成螺旋线圈；然后，将埋有金属导线的待进行压缩试验的土体放置于磁场中；最后，将金属
导线3留在待进行压缩试验的土体2之外的两端接头4接入直流电电源，并开通直流电源开关，对该待进行压缩试验的土体2进行固结试验，获取试验结果，相对于现有技术而言，待进行压缩试验的土体可以根据金属导线电流产磁的作用，大量金属导线圈会呈现出一定的磁性，根据同极相斥的原理，土层会受到固定磁极的斥力，从而压缩速度会相应增加，达到了与原位测试相似的试验的结果，并且可靠性高。装置组成简单，容易实现，且大大节约试验成本。而且试验对象要求低，一次试验时间较短。
76.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
77.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
78.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
79.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
80.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。