CN107389422A - 可液化地基精确装样成套设备 - Google Patents

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许成顺
豆鹏飞
杜修力
陈苏
李霞
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Abstract

可液化地基精确装样成套设备属于土木工程技术领域。包括与模型箱配合安装的砂样装填装置和通水装置，以及移动式皮带输送机，所述砂样装填装置包括蒸格式蓄砂容器和挡砂钢板，其中，蒸格式蓄砂容器为边框形状与模型箱的箱体边框形状一致的、底部为筛网状的带有外沿的盆型容器，蒸格式蓄砂容器通过所述外沿架设在模型箱的支架上，模型箱的箱体悬挂在所述蒸格式蓄砂容器的下面，所述挡砂钢板采用抽插形式安装在所述蒸格式蓄砂容器的底部；所述通水装置安装在所述箱体的底部，可以使土样成为均匀浸水的饱和土体。本发明可以有效地提高装填砂土的均匀性及形成饱和土体。

Description

可液化地基精确装样成套设备
技术领域
本发明涉及一种可液化地基精确装样成套设备，属于土木工程技术领域。
背景技术
模型箱是一种用于地震试验的装置，包括振动台面、支架、箱体，支架放置在振动台面上，箱体上部悬挂在支架下，箱体下部与振动台面软连接。模型箱可以很好地再现地震过程，采用振动台模型箱进行抗震试验是目前应用最为广泛的一种结构抗震试验方法，也是研究可液化场地动力响应的有效试验手段之一。模型箱试验中可液化场地的饱和土层制备是试验准备工作中的关键步骤。在目前开展的有关可液化地基的振动台试验中，可液化场地的饱和土层往往采用模型箱中加入一定高度的水后、向水中扬沙的方式进行制备，扬砂过程中由于模型地基各处砂样并非同时落下，每组试验的模型地基会出现局部不均匀的现象，尤其是传感器附近模型地基性质的差异，必然会造成所制备的饱和土层均匀性、饱和度等均较差，密实度难以控制，制备效率较低，且耗费大量人力物力。为满足振动台试验中可液化土层的制备要求，迫切需要一套装样效率高，所制备地基均匀性、饱和度好，且成本较为低廉的可液化地基精确装样设备。
发明内容
本发明目的是针对现有可液化地基装样技术存在的缺陷提供一种可液化地基精确装样的成套设备。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
可液化地基精确装样成套设备，包括与模型箱配合安装的砂样装填装置和通水装置，以及移动式皮带输送机，所述砂样装填装置包括蒸格式蓄砂容器和挡砂钢板，其中，蒸格式蓄砂容器为边框形状与模型箱的箱体边框形状一致的、底部为筛网状的带有外沿的盆型容器，蒸格式蓄砂容器通过所述外沿架设在模型箱的支架上，模型箱的箱体悬挂在所述蒸格式蓄砂容器的下面，所述挡砂钢板采用抽插形式安装在所述蒸格式蓄砂容器的底部；所述通水装置安装在所述箱体的底部，包括进水管、阀门、分流器、通水管、透水石、滤网，其中进水管经阀门接分流器，从分流器分出至少三根通水管进入所述箱体内部，各通水管出口均匀分布在所述箱体底部，在出水口设置透水石和滤网。
所述蒸格式蓄砂容器边框为圆形，所述挡砂钢板为三个以上的扇形插板拼接成的与蒸格式蓄砂容器底部一致的圆板，且每块所述插板外侧设有把手。
所述蒸格式蓄砂容器通过可调节高度的螺杆架设在模型箱的支架上。
采用这种可液化地基精确装样成套设备装填液化模型土的方法：
(1)将挡砂钢板插于蒸格式蓄砂容器底部；
(2)用移动式皮带输送机将砂土送入蒸格式蓄砂容器中，并铺平；
(3)当砂土达到预定高度，抽出挡砂钢板，使砂土均匀下落；
(4)重复(1)-(3)步骤，直至所述箱体内的砂土达到预定高度；
(5)用所述通水装置向所述箱体内缓慢通水，当水面与砂面齐平后，停止进水；
(6)静置1分钟后，用吸水材料吸出多余的水分；
(7)可液化模型地基土制作完毕。
本发明的优点和效果在于：
1.由于蒸格式蓄砂容器底部设置了均匀分布筛网，因此可以有效地提高装填砂土的均匀性。
2.由于支架上的螺杆可自由调节其高度，因此可以保证蒸格式蓄砂容器于砂土下落时处于水平位置。
3.由于设置了把手，挡砂钢板可以快速、方便地抽出。
4.由于通水装置向模型箱内通水的可控性，并且该装置可以在用于模拟饱和土体天然固结时起到排水作用，这样便于制作更加符合实际可液化地基情况的饱和土体。
5.由于并没有直接将砂土装填至模型箱内，而是先储存于蓄砂容器内，这样的装样方式可以方便地控制每次撒入模型箱内的砂土高度，利于现有的传感器布置技术的实施。
6、由于同时设置了透水石，可以有效地保证模型箱内砂土进入通水管内，防止通水管被砂土堵塞。
附图说明
图1可液化地基精确装样成套设备的结构示意图；
图2可液化精确装样成套设备中圆形蓄砂容器的俯视图；
图3可液化精确装样成套设备中可调节支架高度的螺杆示意图；
图4可液化精确装样成套设备的透水石设置示意图；
图中标号：1-移动式皮带输送机；2-蒸格式蓄砂容器；3-挡砂钢板；4-筛网；5-螺杆；6- 模型箱的支架；7-插槽；8-进水管；9-通水管；10-透水石和滤网；11-阀门；12-分流器；13- 模型箱的箱体；14-模型箱的振动台；15-把手。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明一种可液化地基精确装样成套设备，包括砂样装填装置和通水装置，以及移动式皮带输送机。
砂样装填装置和通水装置设置在现有的模型箱中，砂样装填装置包括蒸格式蓄砂容器2 和挡砂钢板3，蒸格式蓄砂容器为圆盆型容器，蒸格式蓄砂容器上部边缘设置外沿，蒸格式蓄砂容器通过外沿架设在模型箱的支架6上，设置至少三个支撑点，并通过螺杆5调整高度，使蒸格式蓄砂容器水平；模型箱的箱体13悬挂在蒸格式蓄砂容器的下面，并与模型箱的振动台14软连接。蒸格式蓄砂容器的底面为筛网状，蒸格式蓄砂容器下面设置插槽7，挡砂钢板 3通过插槽7插装在蒸格式蓄砂容器下面，挡砂钢板3由四块扇形插板组成与蒸格式蓄砂容器底面一致的圆板(如图2)；四块扇形插板设置把手15，便于四块扇形插板的抽插拼装。
通水装置安装在振动台模型箱的箱体13的底部，包括进水管8、阀门11、分流器12、通水管9、透水石和滤网10，其中进水管经阀门接分流器，从分流器分出五根通水管进入所述箱体内部，各通水管出口均匀分布在所述箱体底部，在出水口设置透水石和滤网10。
一种可液化地基精确装样成套设备制备模型地基土的方法，包括以下技术步骤：
(1)蒸格式蓄砂容器置于支架上，通过调节支架上的螺杆，将蓄砂容器调至水平。
(2)将一次装填的砂土体积计算好，通过移动式皮带传送机运送至蓄砂容器中，由人工将蓄砂容器内的砂土铺平。
(3)蓄砂容器内砂土运送完毕，将挡砂钢板抽出。
(4)待蓄砂容器中砂土全部下落完毕，将挡砂钢板插入钢板插槽中。
(5)重复步骤(2)～(4)，直至模型箱内可液化层地基土装填结束。
(6)打开阀门，通水装置向模型箱内地基土通水，直至水面漫过地基土上表面。
(7)静置一段时间，用海绵等吸水材料将多余水体排走，可液化地基制备完毕。
实施例：
以直径为4.2m的圆形模型箱箱体的可液化地基制备为例。
将蒸格式蓄砂容器架设在模型箱的支架固上，并通过调节螺杆使蓄砂容器置于水平位置，将挡砂钢板放入插槽中。计算、确定一次装填砂土高度为0.2m，体积约为2.77m3，分10 次装填2m高可液化地基。例如放装填第一次砂土时，将砂土通过多个移动式皮带运输机1 运送至蒸格式蓄砂容器2中，由人工将蓄砂容器中的砂土不断铺平，直至蓄砂容器内砂土达到预定高度0.2m。通过拉拽把手将挡砂钢板抽出，砂土通过蓄砂容器底面的筛网自由下落至模型箱中。待砂土全部下落结束，将挡砂钢板插入插槽中，完成第一次砂土装填。重复以上步骤十次，可液化地基土装填结束，撤去蒸格式蓄砂容器。将通水装置中进水水管阀门打开，水经由进水管、阀门、分流器、通水管、透水石和滤网通入模型箱的箱体内；水自下而上向可液化地基土内渗透，直至水面漫过砂面；静置一段时间，用海绵等吸水材料将多余水体排走，可液化地基制备完毕。如果需要适应不同型式、不同尺寸模型箱的可液化地基制备，只需要按照箱体型式制作相匹配的蒸格式蓄砂容器和配套的挡砂钢板即可。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.可液化地基精确装样成套设备，包括与模型箱配合安装的砂样装填装置和通水装置，以及移动式皮带输送机，其特征在于：所述砂样装填装置包括蒸格式蓄砂容器和挡砂钢板，其中，蒸格式蓄砂容器为边框形状与模型箱的箱体边框形状一致的、底部为筛网状的带有外沿的盆型容器，蒸格式蓄砂容器通过所述外沿架设在模型箱的支架上，模型箱的箱体悬挂在所述蒸格式蓄砂容器的下面，所述挡砂钢板采用抽插形式安装在所述蒸格式蓄砂容器的底部；所述通水装置安装在所述箱体的底部，包括进水管、阀门、分流器、通水管、透水石、滤网，其中进水管经阀门接分流器，从分流器分出至少三根通水管进入所述箱体内部，各通水管出口均匀分布在所述箱体底部，在出水口设置透水石和滤网。
2.根据权利要求1所述的可液化地基精确装样成套设备，其特征在于：所述蒸格式蓄砂容器边框为圆形，所述挡砂钢板为三个以上的扇形插板拼接成的与蒸格式蓄砂容器底部一致的圆板，且每块所述插板外侧设有把手。
3.根据权利要求1或2所述的可液化地基精确装样成套设备，其特征在于：所述蒸格式蓄砂容器通过可调节高度的螺杆架设在模型箱的支架上。
4.采用权利要求1所述的可液化地基精确装样成套设备装填液化模型土的方法，其特征在于采用如下步骤：
(1)将挡砂钢板插于蒸格式蓄砂容器底部；
(2)用移动式皮带输送机将砂土送入蒸格式蓄砂容器中，并铺平；
(3)当砂土达到预定高度，抽出挡砂钢板，使砂土均匀下落；
(4)重复(1)-(3)步骤，直至所述箱体内的砂土达到预定高度；
(5)用所述通水装置向所述箱体内缓慢通水，当水面与砂面齐平后，停止进水；
(6)静置1分钟后，用吸水材料吸出多余的水分；
(7)可液化模型地基土制作完毕。
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