CN105258669A - 一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置及方法，主要涉及真空预压技术领域。包括试验箱，所述试验箱的侧壁上设置挠度与应变测量孔、孔压测量孔和真空度测量孔，所述真空度测量孔内安装有真空表，所述试验箱内设置雨水管和微型孔隙水压力计，所述雨水管的内壁上设置应变片和挠度测量传感器，所述试验箱内设置塑料排水板，所述塑料排水板上设置排水板接头，所述排水板接头上设置排水管。本发明的有益效果在于：它能够有效测量海淤土中雨水管沉降后处理过程中雨水管的应变和挠度数据，同时能够测量真空度和孔压，能够用来研究海淤土中雨水管沉降后处理过程中真空度和孔压的变化对雨水管的变形的影响规律。
Description
技术领域
本发明涉及真空预压技术领域，具体是一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置及方法。
背景技术
随着我国经济高速发展，沿海城市基础建设逐步完善，城市地下管道日趋复杂化。部分沿海城市的市政雨水管建设在海淤土中，由于海淤土空隙度大、压缩性高，会产生显著的工后沉降，此外在外部荷载的作用下海淤土体也会发生不均匀沉降，因此会导致埋设在海淤土中的雨水管道上浮或下沉。当雨水管道上浮幅度较小时，将改变原来的设计坡度；当上浮幅度较大时，不仅使管道坡向改变，而且导致管道弯曲，管道弯曲部位有可能破裂。
目前，城市市政工程雨水管道的铺设基本沿道路走向，运营管道上覆道路已经通车，出现管道病害对市政工程的正常运营影响极大。因此，针对运营的雨水管道出现的问题采取积极的修补措施，对于减轻管道病害，确保城市市政工程雨水管道的安全运行具有重要意义。然而传统的注浆加固、管道补强加固等措施的运用及具体操作，并没有相关的流程指导，再加上工人的作业水平参差不齐，不利于进行规范化操作，给工作的交接和后期维护带来很大困难，抢修效率难以提高。解决这一问题的有效方法之一是采用真空预压法处理雨水管道周围的海淤土体，来补强土体，减少不均匀沉降，纠正已有雨水管的变形。而目前对真空预压过程中海淤土中雨水管的变形机理与规律的研究和认识尚浅。此外，真空预压过程中海淤土中真空度和孔压变化对雨水管的变形影响规律也不清楚。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置及方法，它是一种结构简单、成本低、操作简便、便于室内试验的装置，它能够有效测量海淤土中雨水管沉降后处理过程中雨水管的应变和挠度数据，同时能够测量真空度和孔压，能够用来研究海淤土中雨水管沉降后处理过程中真空度和孔压的变化对雨水管的变形的影响规律。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置，包括试验箱，所述试验箱的侧壁上设置挠度与应变测量孔、孔压测量孔和真空度测量孔，所述真空度测量孔内安装有真空表，所述试验箱内设置雨水管和微型孔隙水压力计，所述雨水管的内壁上设置应变片和挠度测量传感器，所述试验箱内设置塑料排水板，所述塑料排水板上设置排水板接头，所述排水板接头上设置排水管，所述排水管穿出试验箱，所述排水管远离排水板接头的一端设置抽真空装置。
所述塑料排水板的数量为两个，所述排水管包括依次连通的主排水管、三通接头和支排水管，所述支排水管与排水板接头连接，所述主排水管与抽真空装置连接。
所述试验箱的材质为钢化透明玻璃，所述挠度与应变测量孔的数量为四个，所述挠度与应变测量孔水平布置在试验箱的同一侧壁的中部，所述孔压测量孔的数量为四个，两个所述孔压测量孔位于挠度与应变测量孔的上方，两个所述孔压测量孔位于挠度与应变测量孔的下方，所述真空度测量孔的数量为四个，两个所述真空度测量孔位于挠度与应变测量孔的上方，两个所述真空度测量孔位于挠度与应变测量孔的下方。
所述挠度与应变测量孔、孔压测量孔和真空度测量孔内均安装有螺纹接头、螺纹帽和真空管，所述螺纹帽的顶部安装有土工滤膜。
所述雨水管采用PVC-U管材，所述雨水管的数量为四根，所述雨水管的内壁上沿雨水管的长度方向贴有七组应变片，每组所述应变片设有四个且分别粘贴在雨水管内壁的四个象限点上，所述雨水管的内壁上沿雨水管的长度方向贴有三组挠度测量传感器，每组所述挠度测量传感器设有两个且分别贴在雨水管内壁的最高点和最低点。
一种上述一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置的试验方法，按以下步骤进行：
步骤1，向试验箱内填入海淤土土样，同时将塑料排水板插入海淤土土样中，当海淤土土样填至试验箱的1/4～1/3处时，安装微型孔隙水压力计和真空表；
步骤2，继续填入海淤土土样，当海淤土土样填至试验箱的2/5～3/5时，将贴好应变片和挠度测量传感器的雨水管埋入海淤土土样中，继续填入海淤土土样，当海淤土土样填至试验箱的2/3～3/4时，再安装微型孔隙水压力计和真空表，继续填入海淤土土样，直至完成整箱海淤土土样的填充；
步骤3，在海淤土土样表面铺设密封膜，将塑料排水板顶部用排水板接头与排水管相连，将排水管与抽真空装置相连；
步骤4，连接好各种测量仪器，开启抽真空装置进行真空预压试验，记录应变片和挠度测量传感器测量的应变和挠度数据，同时记录微型孔隙水压力计测量的孔压和真空表测量的真空度。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明的试验箱内设置塑料排水板，所述塑料排水板上设置排水板接头，所述排水板接头上设置排水管，所述排水管远离排水板接头的一端设置抽真空装置，塑料排水板与抽真空装置连通，能够在试验箱内完成海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验，能够在室内进行模拟试验，具有结构简单、成本低、操作简便的特点。
2、本发明的试验箱内设置雨水管，所述雨水管的内壁上设置应变片和挠度测量传感器，所述试验箱的侧壁上设置挠度与应变测量孔，应变片和挠度测量传感器的信息线由挠度与应变测量孔导出试验箱，应变片和挠度测量传感器能够有效测量海淤土中雨水管沉降后处理过程中雨水管的应变和挠度数据，能够便于海淤土中雨水管的变形机理与规律的研究和认识。
3、本发明的试验箱的侧壁上设置孔压测量孔和真空度测量孔，所述真空度测量孔内安装有真空表，所述试验箱内设置微型孔隙水压力计，微型孔隙水压力计的信息线由孔压测量孔导出试验箱，真空表能够测量雨水管附近的真空度，微型孔隙水压力计能够测量雨水管附近的孔压，能够用来研究海淤土中雨水管沉降后处理过程中真空度和孔压的变化对雨水管的变形的影响规律。
4、所述塑料排水板的数量为两个，所述排水管包括依次连通的主排水管、三通接头和两根支排水管，所述支排水管与排水板接头连接，所述主排水管与抽真空装置连接。使用两个塑料排水板能够快速的将试验箱内的水分抽出，能够提高试验效率，利用三通接头将主排水管分流，能够利用一个抽真空装置来完成试验的抽真空处理，能够提高试验设施的利用率。
5、所述试验箱的材质为钢化透明玻璃，所述挠度与应变测量孔的数量为四个，所述挠度与应变测量孔水平布置在试验箱的同一侧壁的中部，所述孔压测量孔的数量为四个，两个所述孔压测量孔位于挠度与应变测量孔的上方，两个所述孔压测量孔位于挠度与应变测量孔的下方，所述真空度测量孔的数量为四个，两个所述真空度测量孔位于挠度与应变测量孔的上方，两个所述真空度测量孔位于挠度与应变测量孔的下方。能够在试验箱内设置多个雨水管，将雨水管内的信息线由最近的挠度与应变测量孔导出，将微型孔隙水压力计的信息线由最近的孔压测量孔导出，能够降低过多的信息线缠绕对试验箱内土样的影响，能够得到雨水管上下两侧的真空度和孔压，能够在一次试验中获得多组试验数据，能够便于研究工作的进行。
6、所述挠度与应变测量孔、孔压测量孔和真空度测量孔内均安装有螺纹接头、螺纹帽和真空管，所述螺纹帽的顶部安装有土工滤膜。能够保证试验箱的密封性，能够保证试验数据的可靠性，能够为真空预压过程的研究提供可靠数据。
7、所述雨水管采用PVC-U管材，所述雨水管的数量为四根，所述雨水管的内壁上沿雨水管的长度方向贴有七组应变片，每组所述应变片设有四个且分别粘贴在雨水管内壁的四个象限点上，所述雨水管的内壁上沿雨水管的长度方向贴有三组挠度测量传感器，每组所述挠度测量传感器设有两个且分别贴在雨水管内壁的最高点和最低点。PVC-U管材是常用的雨水管管材，具有较高的代表性，利用四根雨水管能够得到较多的试验数据，能够便于研究工作的进行，应变片粘贴在雨水管内壁的四个象限点上，能够有效测量雨水管的应变，挠度测量传感器贴在雨水管内壁的最高点和最低点，能够有效测量雨水管的挠度。
8、本发明的试验方法能够充分利用试验资源，能够使得本发明的使用规范化，能够得到可靠的试验结果。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是附图1的A-A剖面图；
附图3是实施例中排水管的结构示意图；
附图4是实施例中应变片的布置示意图；
附图5是实施例中挠度测量传感器的布置示意图；
附图6是实施例中塑料排水板的结构示意图；
附图7是实施例中真空度测量孔的连接件的示意图；
附图8是实施例中孔压测量孔的连接件的示意图。
附图中标号：1、试验箱；2、挠度与应变测量孔；3、孔压测量孔；4、真空度测量孔；5、真空表；6、雨水管；7、微型孔隙水压力计；8、应变片；9、挠度测量传感器；10、塑料排水板；11、排水板接头；12、排水管；13、抽真空装置；14、主排水管；15、三通接头；16、支排水管；17、螺纹接头；18、螺纹帽；19、真空管；20、土工滤膜。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明所述是一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置，包括试验箱1，所述试验箱1的侧壁上设置挠度与应变测量孔2、孔压测量孔3和真空度测量孔4。所述真空度测量孔4内安装有真空表5，真空表能够测量雨水管附近的真空度，能够用来研究海淤土中雨水管沉降后处理过程中真空度变化对雨水管的变形的影响规律。所述试验箱1内设置雨水管6和微型孔隙水压力计7，微型孔隙水压力计的信息线由孔压测量孔导出试验箱，微型孔隙水压力计能够测量雨水管附近的孔压，能够用来研究海淤土中雨水管沉降后处理过程中孔压变化对雨水管的变形的影响规律。所述雨水管6的内壁上设置应变片8和挠度测量传感器9，应变片和挠度测量传感器的信息线由挠度与应变测量孔导出试验箱，应变片和挠度测量传感器能够有效测量海淤土中雨水管沉降后处理过程中雨水管的应变和挠度数据，能够便于海淤土中雨水管的变形机理与规律的研究和认识。所述试验箱1内设置塑料排水板10，所述塑料排水板10上设置排水板接头11，所述排水板接头11上设置排水管12，所述排水管12穿出试验箱1，所述排水管12远离排水板接头11的一端设置抽真空装置13，塑料排水板与抽真空装置连通，能够在试验箱内完成海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验，能够在室内进行模拟试验，具有结构简单、成本低、操作简便的特点。
为了提高试验设施的利用率，所述塑料排水板10的数量为两个，所述排水管12包括依次连通的主排水管14、三通接头15和支排水管16，所述支排水管16与排水板接头11连接，所述主排水管14与抽真空装置13连接。使用两个塑料排水板能够快速的将试验箱内的水分抽出，能够提高试验效率，利用三通接头将主排水管分流，能够利用一个抽真空装置来完成试验的抽真空处理，能够提高试验设施的利用率。
为了便于研究工作的进行，所述试验箱1的材质为钢化透明玻璃，所述挠度与应变测量孔2的数量为四个，所述挠度与应变测量孔2水平布置在试验箱1的同一侧壁的中部，所述孔压测量孔3的数量为四个，两个所述孔压测量孔3位于挠度与应变测量孔2的上方，两个所述孔压测量孔3位于挠度与应变测量孔2的下方，所述真空度测量孔4的数量为四个，两个所述真空度测量孔4位于挠度与应变测量孔2的上方，两个所述真空度测量孔4位于挠度与应变测量孔2的下方。能够在试验箱内设置多个雨水管，将雨水管内的信息线由最近的挠度与应变测量孔导出，将微型孔隙水压力计的信息线由最近的孔压测量孔导出，能够降低过多的信息线缠绕对试验箱内土样的影响，能够得到雨水管上下两侧的真空度和孔压，能够在一次试验中获得多组试验数据，能够便于研究工作的进行。
为了为真空预压过程的研究提供可靠数据，所述挠度与应变测量孔2、孔压测量孔3和真空度测量孔4内均安装有螺纹接头17、螺纹帽18和真空管19，所述螺纹帽18的顶部安装有土工滤膜20。能够保证试验箱的密封性，能够保证试验数据的可靠性，能够为真空预压过程的研究提供可靠数据。
为了有效测量雨水管的应变与挠度，所述雨水管6采用PVC-U管材，所述雨水管6的数量为四根，所述雨水管6的内壁上沿雨水管6的长度方向贴有七组应变片8，每组所述应变片8设有四个且分别粘贴在雨水管6内壁的四个象限点上，所述雨水管6的内壁上沿雨水管6的长度方向贴有三组挠度测量传感器9，每组所述挠度测量传感器9设有两个且分别贴在雨水管6内壁的最高点和最低点。PVC-U管材是常用的雨水管管材，具有较高的代表性，利用四根雨水管能够得到较多的试验数据，能够便于研究工作的进行，应变片粘贴在雨水管内壁的四个象限点上，能够有效测量雨水管的应变，挠度测量传感器贴在雨水管内壁的最高点和最低点，能够有效测量雨水管的挠度。
一种上述一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置的试验方法，按以下步骤进行：
步骤1，向试验箱内填入海淤土土样，同时将塑料排水板插入海淤土土样中，当海淤土土样填至试验箱的1/4～1/3处时，安装微型孔隙水压力计和真空表；
步骤2，继续填入海淤土土样，当海淤土土样填至试验箱的2/5～3/5时，将贴好应变片和挠度测量传感器的雨水管埋入海淤土土样中，继续填入海淤土土样，当海淤土土样填至试验箱的2/3～3/4时，再安装微型孔隙水压力计和真空表，继续填入海淤土土样，直至完成整箱海淤土土样的填充；
步骤3，在海淤土土样表面铺设密封膜，将塑料排水板顶部用排水板接头与排水管相连，将排水管与抽真空装置相连；
步骤4，连接好各种测量仪器，开启抽真空装置进行真空预压试验，记录应变片和挠度测量传感器测量的应变和挠度数据，同时记录微型孔隙水压力计测量的孔压和真空表测量的真空度。
本发明的试验方法能够充分利用试验资源，能够使得本发明的使用规范化，能够得到可靠的试验结果。
本发明在使用中按照试验方法的具体步骤执行即可。
实施例：本发明所述是一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置，包括试验箱，所述试验箱的材质为钢化透明玻璃，所述试验箱的长为1.6m，宽为1.2m，高为1.8m，试验箱内放入海淤土土样。所述试验箱的侧壁上设置三排测量孔，所述三排测量孔每排四个，所述中间一排测量孔为挠度与应变测量孔，所述上排测量孔间隔设置为孔压测量孔和真空度测量孔，所述下排测量孔间隔设置为孔压测量孔和真空度测量孔。所述挠度与应变测量孔、孔压测量孔和真空度测量孔内均安装有螺纹接头、螺纹帽和真空管，所述螺纹帽的顶部安装有土工滤膜，能够保证试验箱的密封性，能够保证试验数据的可靠性，能够为真空预压过程的研究提供可靠数据。所述真空度测量孔内安装有真空表，所述真空表通过真空管安装在试验箱上的真空度测量孔上，真空表能够测量雨水管附近的真空度，能够用来研究海淤土中雨水管沉降后处理过程中真空度变化对雨水管的变形的影响规律。所述试验箱内设置雨水管和微型孔隙水压力计，雨水管和微型孔隙水压力计均埋入试验箱内的海淤土土样中，微型孔隙水压力计的信息线穿过孔压测量孔与外部测量仪器相连，能够测量雨水管附近的孔压，能够用来研究海淤土中雨水管沉降后处理过程中孔压变化对雨水管的变形的影响规律。所述雨水管采用PVC-U管材，PVC-U管材是常用的雨水管管材，具有较高的代表性，所述雨水管的直径为20cm，轴向长度为1.0m，所述雨水管的数量为四根。所述雨水管的内壁上沿雨水管的长度方向贴有七组应变片，每组所述应变片设有四个且分别粘贴在雨水管内壁的四个象限点上，能够有效测量雨水管的应变，所述雨水管的内壁上沿雨水管的长度方向贴有三组挠度测量传感器，每组所述挠度测量传感器设有两个且分别贴在雨水管内壁的最高点和最低点，能够有效测量雨水管的挠度。应变片和挠度测量传感器的信息线穿过挠度与应变测量孔与外部测量仪器相连，应变片和挠度测量传感器能够有效测量海淤土中雨水管沉降后处理过程中雨水管的应变和挠度数据，能够便于海淤土中雨水管的变形机理与规律的研究和认识。所述试验箱内竖直设置两个塑料排水板，能够快速的将试验箱内的水分抽出，能够提高试验效率。所述塑料排水板上设置排水板接头，所述排水板接头上设置排水管，所述排水管包括依次连通的一根主排水管、一个三通接头和两根支排水管，所述支排水管与排水板接头连接，所述主排水管与抽真空装置连接，利用三通接头将主排水管分流，能够利用一个抽真空装置来完成试验的抽真空处理，能够提高试验设施的利用率，塑料排水板与抽真空装置连通，能够在试验箱内完成海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验，能够在室内完成模拟试验，具有结构简单、成本低、操作简便的特点。
与上述一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置相对应的试验方法，按以下步骤进行：
步骤1，向试验箱内填入海淤土土样，同时将塑料排水板插入海淤土土样中，当海淤土土样填至试验箱的1/4～1/3处时，安装微型孔隙水压力计和真空表；
步骤2，继续填入海淤土土样，当海淤土土样填至试验箱的2/5～3/5时，将贴好应变片和挠度测量传感器的雨水管埋入海淤土土样中，继续填入海淤土土样，当海淤土土样填至试验箱的2/3～3/4时，再安装微型孔隙水压力计和真空表，继续填入海淤土土样，直至完成整箱海淤土土样的填充；
步骤3，在海淤土土样表面铺设密封膜，将塑料排水板顶部用排水板接头与排水管相连，将排水管与抽真空装置相连；
步骤4，连接好各种测量仪器，开启抽真空装置进行真空预压试验，记录应变片和挠度测量传感器测量的应变和挠度数据，同时记录微型孔隙水压力计测量的孔压和真空表测量的真空度。
本发明的试验方法能够充分利用试验资源，能够使得本发明的使用规范化，能够得到可靠的试验结果。
Claims (6)
1.一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置，其特征是：包括试验箱(1)，所述试验箱(1)的侧壁上设置挠度与应变测量孔(2)、孔压测量孔(3)和真空度测量孔(4)，所述真空度测量孔(4)内安装有真空表(5)，所述试验箱(1)内设置雨水管(6)和微型孔隙水压力计(7)，所述雨水管(6)的内壁上设置应变片(8)和挠度测量传感器(9)，所述试验箱(1)内设置塑料排水板(10)，所述塑料排水板(10)上设置排水板接头(11)，所述排水板接头(11)上设置排水管(12)，所述排水管(12)穿出试验箱(1)，所述排水管(12)远离排水板接头(11)的一端设置抽真空装置(13)。
2.根据权利要求1所述的一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置，其特征是：所述塑料排水板(10)的数量为两个，所述排水管(12)包括依次连通的主排水管(14)、三通接头(15)和支排水管(16)，所述支排水管(16)与排水板接头(11)连接，所述主排水管(14)与抽真空装置(13)连接。
3.根据权利要求1所述的一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置，其特征是：所述试验箱(1)的材质为钢化透明玻璃，所述挠度与应变测量孔(2)的数量为四个，所述挠度与应变测量孔(2)水平布置在试验箱(1)的同一侧壁的中部，所述孔压测量孔(3)的数量为四个，两个所述孔压测量孔(3)位于挠度与应变测量孔(2)的上方，两个所述孔压测量孔(3)位于挠度与应变测量孔(2)的下方，所述真空度测量孔(4)的数量为四个，两个所述真空度测量孔(4)位于挠度与应变测量孔(2)的上方，两个所述真空度测量孔(4)位于挠度与应变测量孔(2)的下方。
4.根据权利要求1所述的一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置，其特征是：所述挠度与应变测量孔(2)、孔压测量孔(3)和真空度测量孔(4)内均安装有螺纹接头(17)、螺纹帽(18)和真空管(19)，所述螺纹帽(18)的顶部安装有土工滤膜(20)。
5.根据权利要求1所述的一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置，其特征是：所述雨水管(6)采用PVC-U管材，所述雨水管(6)的数量为四根，所述雨水管(6)的内壁上沿雨水管(6)的长度方向贴有七组应变片(8)，每组所述应变片(8)设有四个且分别粘贴在雨水管(6)内壁的四个象限点上，所述雨水管(6)的内壁上沿雨水管(6)的长度方向贴有三组挠度测量传感器(9)，每组所述挠度测量传感器(9)设有两个且分别贴在雨水管(6)内壁的最高点和最低点。
6.一种权利要求1-5所述的任一项一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置的试验方法，其特征是：按以下步骤进行：
步骤1，向试验箱内填入海淤土土样，同时将塑料排水板插入海淤土土样中，当海淤土土样填至试验箱的1/4～1/3处时，安装微型孔隙水压力计和真空表；
步骤2，继续填入海淤土土样，当海淤土土样填至试验箱的2/5～3/5时，将贴好应变片和挠度测量传感器的雨水管埋入海淤土土样中，继续填入海淤土土样，当海淤土土样填至试验箱的2/3～3/4时，再安装微型孔隙水压力计和真空表，继续填入海淤土土样，直至完成整箱海淤土土样的填充；
步骤3，在海淤土土样表面铺设密封膜，将塑料排水板顶部用排水板接头与排水管相连，将排水管与抽真空装置相连；
步骤4，连接好各种测量仪器，开启抽真空装置进行真空预压试验，记录应变片和挠度测量传感器测量的应变和挠度数据，同时记录微型孔隙水压力计测量的孔压和真空表测量的真空度。
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