CN109853510A - 一种可视化土体试样压缩固结试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可视化土体试样压缩固结试验系统，包括多层土压缩室和加压装置，百分表和摄像机，压缩室主体为透明有机玻璃桶，内部由土样、透水承压板及透水石组成。本发明中透明的压缩室使得土样在荷载作用下的压缩变形可视化，并可通过摄像机监控土体压缩固结过程进行数字化处理得到压缩量。本发明操作方便，效率高，可灵活模拟现场多层土地基的压缩过程，得到多层土压缩固结过程，全程可视化，自动读数记录压缩固结过程及结果。
Description
技术领域
本发明属于压缩固结试验技术领域，尤其涉及一种可视化土体试样压缩固结试验系统。
背景技术
现在一般地基处理设计中以及相关地基固结研究中，都需要获取地基土体的压缩及固结参数，从而可以进行地基处理设计，计算地基压缩固结量等。对此类参数往往需要通过压缩固结试验获取。
我国沿海地区分布有大量多层土地基，典型的有上覆硬壳层下卧软土地基，目前的压缩固结试验仅仅能够对单层土体进行试验，无法对此类多层地基土进行复合试验，存在一定的不足：现有室内压缩固结试验仪仅限于单层土的压缩固结试验，对于多层土的压缩固结试验往往需要将每层土分开单独做压缩固结试验从而得到压缩固结参数，无法对多层土压缩变形进行试验，对多层土之间压缩变形的相互作用无法模拟，仪器用途单一，且传统压缩固结仪必须在间隔一段时间读数，人工读数繁琐，效率较低。
综上所述，现有传统压缩固结仪用途比较单一，人为因素影响较大，无法模拟多层地基之间的相互渗流影响作用。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种可视化土体试样压缩固结试验系统，通过可视化压缩室以及加压排水装置，模拟多层土地基的压缩固结过程，得到多层土的压缩固结参数，无需人工读数，通过可视化的压缩变形过程使试验过程更加可控，试验数据可自动记录，更加方便，对压缩固结全过程了解更加详细。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种可视化土体试样压缩固结试验系统，包括加压杆1、透明有机玻璃桶2、透水承压板3、土样4、透水石5、百分表6、摄像机7和固定件8。土样4放入透明有机玻璃桶2内作为试验土体，在透明有机玻璃桶2内，荷载由加压杆1传递到土体表面，土体上部由光滑透水承压板3将荷载均匀施加在土体表面，土体下部为透水石5，同时在透水承压板3上表面设置有百分表6，通过固定件8将百分表6固定在有机玻璃桶2内壁，玻璃桶2外部设置摄像机7进行数据采集。
根据本发明中压缩固结试验系统，将透水石5置于透明有机玻璃桶2底部，土样4制作成直径与透明有机玻璃桶2的直径相同的柱体，将土样4放入透明有机玻璃桶2内且位于透水石5上面，将透水承压板3放置在土样4上表面，随后将加压杆1置于透水承压板3顶部，百分表6置于透水承压板3上表面，通过固定件8将百分表6固定在玻璃桶2内壁，在试验开始前将百分表6调零。土样4上下表面覆盖滤纸以防止土体颗粒流失，若土样为多层，仅在土样的第一层的上表面和最后一层的下表面覆盖滤纸。通过加压杆1对土样4施加一定的荷载。在加载过程中通过摄像头7记录土体在不同时刻的压缩状态，通过照片处理软件可实现对压缩量的自动读取与记录。
优选地，所述透明有机玻璃桶2保持有一定的透明度，以便实现摄像机7对土体进行信息采集，并且透明有机玻璃桶2高度可根据土样4高度定制。
优选地，所述透水承压板3是由多孔钢板或具有一定承载力的材料制成，同时联合土体底部的透水石5共同作为土样压缩变形过程中的排水通道，可以满足多层土压缩变形过程中荷载施加要求以及排水要求。所述百分表6为位移百分表，通过百分表6可读出土样4的总压缩量。
进一步，土样4层数为一层或多层，可根据现场地质情况进行增减。
一种可视化土体试样压缩固结试验系统试验方法，包括以下步骤：
(1)制作土样4作为试验土体，将土体切成有机玻璃桶2直径大小的柱体；
(2)将透水石5放置于有机玻璃桶2底部，土样4放置于透水石5上方，土样4上下表面覆盖滤纸，透水承压板3置于土样4顶部；
(3)将百分表6通过固定件8与有机玻璃桶2内壁固定连接，百分表6的测头接触承压板3上表面，将百分表6调零；
(4)将加压杆1置于承压板3上表面使其与承压板接触，开启摄像机7进行信息采集，记录百分表6初始读数，通过加压杆1对土体施加一定的荷载；
(5)通过照片处理软件对摄像机7采集的图片进行降噪、校正以降低拍摄误差，通过百分表6读数分析土样4高度变化，确定土体总体变形，通过照片处理软件对图片像素处理，得到每层土的变形量，实时分析土体压缩固结随时间变化规律，获得土体压缩固结参数，即分层压缩模量、压缩系数与固结系数。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益的技术效果：
(1)可以进行多层土的压缩固结试验。
(2)可以模拟多层土地基压缩固结过程。
(3)相比现有传统固结仪，可得到多层土的压缩固结参数。
(4)有可视化的压缩室，压缩固结过程可视化。
(5)可通过摄像头获取压缩变形过程，通过数字处理软件即可得到土样在不同时刻的压缩量，无需人工读数，效率更高。
(6)提高了多层土压缩固结的准确性和试验效率。
附图说明
图1是本发明的整体结构图；
图2是本发明的数据处理过程图；
其中：1加压杆，2透明有机玻璃桶，3透水承压板，4土样，41第一种土样，42第二种土样，5透水石，6百分表，7摄像机，8固定件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的一种可视化土体试样压缩固结试验系统，包括加压杆1、透明有机玻璃桶2、透水承压板3、土样4、透水石5、百分表6、摄像机7和固定件8。土样4放入透明有机玻璃桶2内作为试验土体，在透明有机玻璃桶2内，荷载由加压杆1传递到土体表面，土体上部由光滑透水承压板3将荷载均匀施加在土体表面，土体下部为透水石5，同时在透水承压板3上表面设置有百分表6，通过固定件8将百分表6固定在有机玻璃桶2内壁，玻璃桶2外部设置摄像机7进行数据采集。
根据本发明中压缩固结试验系统，将透水石5置于透明有机玻璃桶2底部，土样4制作成直径与透明有机玻璃桶2的直径相同的柱体，将土样4放入透明有机玻璃桶2内且位于透水石5上面，将透水承压板3放置在土样4上表面，随后将加压杆1置于透水承压板3顶部，百分表6置于透水承压板3上表面，通过固定件8将百分表6固定在玻璃桶2内壁，在试验开始前将百分表6调零。土样4上下表面覆盖滤纸以防止土体颗粒流失，若土样为多层，仅在土样的第一层的上表面和最后一层的下表面覆盖滤纸。通过加压杆1对土样4施加一定的荷载。在加载过程中通过摄像头7记录土体在不同时刻的压缩状态，通过照片处理软件可实现对压缩量的自动读取与记录。
所述透明有机玻璃桶2保持有一定的透明度，以便实现摄像机7对土体进行信息采集，并且透明有机玻璃桶2高度可根据土样高度定制。所述透水承压板3是由多孔钢板或具有一定承载力的材料制成，同时联合土体底部的透水石5共同作为土样压缩变形过程中的排水通道，可以满足多层土压缩变形过程中荷载施加要求以及排水要求。所述百分表6为位移百分表，通过百分表6可读出土样4的总压缩量。土样4层数为一层或多层，可根据现场地质情况进行增减。
一种可视化土体试样压缩固结试验系统试验方法，包括以下步骤：
(1)制作土样4作为试验土体，将土体切成有机玻璃桶2直径大小的柱体；
(2)将透水石5放置于有机玻璃桶2底部，土样4放置于透水石5上方，土样4上下表面覆盖滤纸，透水承压板3置于土样4顶部；
(3)将百分表6通过固定件8与有机玻璃桶2内壁固定连接，百分表6的测头接触承压板3上表面，将百分表6调零；
(4)将加压杆1置于承压板3上表面使其与承压板接触，开启摄像机7进行信息采集，记录百分表6初始读数，通过加压杆1对土体施加一定的荷载；
(5)通过照片处理软件对摄像机7采集的图片进行降噪、校正以降低拍摄误差，通过百分表6读数分析土样4高度变化，确定土体总体变形，通过照片处理软件对图片像素处理，得到每层土的变形量，实时分析土体压缩固结随时间变化规律，获得土体压缩固结参数，即分层压缩模量、压缩系数与固结系数。
Claims (5)
1.一种可视化土体试样压缩固结试验系统，其特征在于：该试验系统包括加压杆(1)、透明有机玻璃桶(2)、透水承压板(3)、土样(4)、透水石(5)、百分表(6)、摄像机(7)和固定件(8)；透水石(5)置于透明有机玻璃桶(2)底部，土样(4)制作成直径与透明有机玻璃桶(2)的直径相同的柱体，放入透明有机玻璃桶(2)内且位于透水石(5)上面，透水承压板(3)放置在土样(4)上表面，加压杆(1)置于透水承压板(3)顶部，通过加压杆(1)对土样(4)施加一定的荷载，百分表(6)置于透水承压板(3)上表面，并且百分表(6)的测头接触承压板(3)上表面，通过固定件(8)将百分表(6)固定在透明有机玻璃桶(2)内壁，土样(4)上下表面覆盖滤纸，透明有机玻璃桶(2)外部设置摄像机(7)进行数据采集。
2.根据权利要求1所述的一种可视化土体试样压缩固结试验系统，其特征在于：所述透明有机玻璃桶(2)高度根据土样(4)高度定制，土样(4)层数为一层或多层。
3.根据权利要求1所述的一种可视化土体试样压缩固结试验系统，其特征在于：所述透水承压板(3)是由多孔钢板或具有一定承载力的材料制成，与透水石(5)共同作为土样压缩变形过程中的排水通道。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种可视化土体试样压缩固结试验系统，其特征在于：所述百分表(6)为位移百分表，通过百分表(6)读出土样(4)的总压缩量。
5.一种可视化土体试样压缩固结试验系统试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制作土样(4)作为试验土体，将土体切成有机玻璃桶(2)直径大小的柱体；
(2)将透水石(5)放置于有机玻璃桶(2)底部，土样(4)放置于透水石(5)上方，土样(4)上下表面覆盖滤纸，透水承压板(3)置于土样(4)顶部；
(3)将百分表(6)通过固定件(8)与有机玻璃桶(2)内壁固定连接，百分表(6)的测头接触承压板(3)上表面，将百分表(6)调零；
(4)将加压杆(1)置于承压板(3)上表面使其与承压板接触，开启摄像机(7)进行信息采集，记录百分表(6)初始读数，通过加压杆(1)对土体施加一定的荷载；
(5)通过照片处理软件对摄像机(7)采集的图片进行降噪、校正以降低拍摄误差，通过百分表(6)读数分析土样(4)高度变化，确定土体总体变形，通过照片处理软件对图片像素处理，得到每层土的变形量，实时分析土体压缩固结随时间变化规律，获得土体压缩固结参数，即分层压缩模量、压缩系数与固结系数。
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