CN111926794A - 真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置及其试验操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，包括连接管道，连接管道包括相互对接的上部储水管道、中管道、中间内腔和下管道，中管道内装入有上部实验土体，所述下管道内装入有下部实验土体，蓄水腔通出导管与抽水机构连接，蓄水腔除进导管和出导管外其他部位密封状态，中间内腔与负压真空表连接，进导管上连接有负压真空表。本发明还提供了上装置的试验操作方法。该装置通过观察负压真空表中的度数来测得实验土体上部的真空度，能够更加精准获得试验数据，且整个操作过程采用多节段的管道连接，安装和拆除更加简便，而且有条件组成更多节段的地下土体以获得更加多样的真空度数据。

Description

真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置及其 试验操作方法

技术领域

本发明涉及一种真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，特别是涉及真空固结状态下对衰减现象的研究，能提供科学有效的数据。本发明还涉及一种上述真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置的试验操作方法。

背景技术

真空预压属于排水固结法的一种高真空击密法，是一种快速加固地基的新技术，近年来被用于软土地区的地基处理。真空预压法适用于建筑工程超软地基的加固，特别是不良基础施工的填土同时也适用于饱和均质钻性土及含薄层砂夹层的粘性土，其工作原理是使土体中的孔隙水流入砂井并被排出以达到固结的目的。

但是随着固结的进行，淤泥厚度不同固结程度不同，不同方向上出现了衰减现象。需要我们对真空固结状态下的土体进行真空度和孔隙水压力的测量。目前测量仪器有真空表和孔隙水压计，但是真空表在抽真空状态下淤泥会将真空表插入淤泥部分导管堵塞，且非空心状态，真空表无法准确测量真空固结状态下土体某点真空度。另外，在实际工程中无法保证淤泥一定是饱和状态，在使用孔压计测量的时候无法保证数据的准确性，且在负压状态下，孔压计的参数与真空度的数据对比欠佳，无法得出衰减呈现何种方式以及衰减量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，该实验装置能够更加方便快捷且精准的测得地下土体某点真空度和孔压数据。

为此，本发明提供的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，其特征是：包括连接管道，连接管道包括相互对接的上部储水管道、中管道、中间内腔和下管道，所述中管道内装入有上部实验土体，所述下管道内装入有下部实验土体，所述中管道和下管道的土体上下端分别设置有滤膜，滤膜能够透水，所述上部储水管道中存储有蒸馏水，下管道通过进导管与蓄水腔连接，蓄水腔通出导管与抽水机构连接，蓄水腔除进导管和出导管外其他部位密封状态，所述中间内腔与负压真空表连接，所述进导管上连接有负压真空表。

优选的，所述上部储水管道和下管道配置有对接机构，中管道和下管道连接并打入土体取地下土体。

优选的，所述中间内腔设置于中间管道内，中间管道上端与所述中管道连接、下端与所述下管道连接。

优选的，所述连接管道配置有安装座，安装座上设置有负压真空表、蓄水腔和抽水机构，负压真空表包括上负压真空表和下负压真空表，所述安装座包括底座、主轴和安装架，安装架的套接孔套接在主轴上并可沿主轴上下移动，安装架与主轴的套接处配置有可解锁的锁杆，锁杆配置有手轮，锁杆穿过安装架与套接孔中的锁紧瓦转动连接，所述中间管道固定设置在安装架上，所述上负压真空表固定在安装架上，中间管道通过处于安装架上的上部通道与所述上负压真空表导通；所述底座上设置有可与下管道对接的对接端口，对接端口与设置于底座上的下部通道导接，所述蓄水腔、下负压真空表和抽水机构固定设置于所述底座上，下负压真空表与下部通道导通，所述下部通道的外端与所述蓄水腔连接，蓄水腔与所述抽水机构连接。

优选的，所述负压真空表外设置有对准负压真空表表盘的存储式摄像机。

优选的，所述负压真空表外配置有电子读数系统，电子读数系统与计算机连接，计算机随时记录负压真空表数据。

优选的，所述上部试验土体在硬质管内，所述上部试验土体上端和下端都采用滤膜覆盖，所述上部试验土体有蒸馏水密封，所述蒸馏水管道外部通过薄膜覆盖保证真空环境。

优选的，所述上部试验土体上端滤膜以上接有孔压计，所述孔压计通过与计算机连接进行度数。

本发明提供的一种上述真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置的试验操作方法，其特征是：包括以下步骤：

A、将中管道和下管道连接一体，然后将中管道和下管道安装于钻机上，采用泥浆钻进的方法接近取土深度，在接近取土深度时，应缓慢下落避免扰动孔底土样，将中管道和下管道快速连续的压入土中预定深度，停止3-5分钟后拔出取得土体；

B、将中管道和下管道分离，分离时将其中的土体切断为留存于中管道内的上部试验土体和留存于下管道内的下部实验土体，所述中管道的上下端设置所述滤膜，所述下管道上下端设置所述滤膜，将所述中管道下端连接于所述中间管道的上端，将所述，将所述下管道上端连接于中间管道下端，下管道的下端与对接端口对接，所述上部储水管道中注入有等长蒸馏水；

C、连接好各装置后，启动抽水机构，一段时间后各个仪表会有度数，设负压真空表的读数为k₁,负压真空表的读数为k₂，孔压计的读数为k₃，另外保证上部实验土体与下部实验土体的高度都为l,通过比较

与

的值来分析衰减规律以及具体衰减的值。

本发明的技术效果：

1、该装置通过观察负压真空表中的度数来测得实验土体上部的真空度，能够更加精准获得试验数据，且整个操作过程采用多节段的管道连接，并及时通过摄像头或者电子读数系统和计算机及时记录数据，因此能够更加精准获得数据，且其安装和拆除更加简便，而且有条件组成更多节段的地下土体以获得更加多样的真空度数据。

2、该因采用管道式构造，因此能够将需要置入土体的中管道和下管道直接打设入土体中获取相应位置的实验土，因此其获得的试验土体更加接近于现实环境，且获取更加方便，能够在与安装座安装后即可用于试验，可大大提高试验效率，降低试验难度。

3、该装置采用整体式构造，主要部件均集成在构成安装座的底座、主轴和安装架上，便于携带，便于快速搭建形成试验系统，有利于现场操作。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置的结构示意图。

图2为多联真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置的结构示意图。

图3为实施例2提供的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置在未组装中管道和下管道状态下的结构示意图。

图4为图3中的中管道和下管道连接用于打桩取土的结构示意图。

图5为实施例2提供的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置在整装状态下的结构示意图。

图6为图5中上下管道或端口对接处的结构剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

参照图1-2所示，本发明实施例1提供的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，包括连接管道，连接管道包括相互对接的上部储水管道1、中管道2、中间内腔3和下管道4，所述中管道2内装入有上部实验土体5，所述下管道4内装入有下部实验土体6，所述中管道2和下管道4的土体上下端分别设置有滤膜7，滤膜7能够透水，所述上部储水管道1中存储有蒸馏水8，蒸馏水8可模拟地下水，下管道4通过进导管9与蓄水腔10连接，蓄水腔10通出导管11与抽水机构12连接，出导管11处设置有扭转开关29，抽水机构12采用水泵，蓄水腔10除进导管9和出导管11外其他部位密封状态，所述中间内腔3与负压真空表连接，所述进导管9上连接有负压真空表。所述中管道2和下管道4配置有对接机构，对接机构一般采用螺纹连接或法兰连接，中管道2和下管道4连接并打入土体取地下土体。所述中间内腔3设置于中间管道14内，中间管道14上端与所述中管道2连接、下端与所述下管道4连接。

参照图3-6所示，本发明实施例2与实施例1基本相同，其区别仅在于：所述连接管道配置有安装座，安装座上设置有负压真空表、蓄水腔10和抽水机构12，负压真空表包括上负压真空表15和下负压真空表16，所述安装座包括底座17、主轴18和安装架19，安装架19的套接孔套接在主轴18上并可沿主轴18上下移动，安装架19与主轴18的套接处配置有可解锁的锁杆20，锁杆20配置有手轮21，锁杆20穿过安装架19与套接孔中的锁紧瓦22转动连接，所述中间管道14固定设置在安装架19上，所述上负压真空表15固定在安装架19上，中间管道14通过处于安装架19上的上部通道23与所述上负压真空表15导通；所述底座17上设置有可与下管道4对接的对接端口24，对接端口24与设置于底座17上的下部通道25导接，所述蓄水腔10、下负压真空表16和抽水机构12固定设置于所述底座17上，下负压真空表16与下部通道25导通，所述下部通道25的外端与所述蓄水腔10连接，蓄水腔10与所述抽水机构12连接。上述对接端口24处形成环形台阶面26，环形台阶面26的内侧面带有螺纹可与下管道4螺纹连接，所述环形台阶面26底部与下管道4之间垫设有密封圈27，所述上部储水管道1与中管道2、中管道2与中间管道14、中间管道14与下管道4均采用带内螺纹的环形台阶面26并垫设密封圈27形成密封连接。

参照图1所示，所述负压真空表外设置有对准负压真空表表盘的存储式摄像机28，每十分钟采集数据一次，并对数据进行存储记录。或所述负压真空表外配置有电子读数系统，电子读数系统与计算机连接，计算机随时记录负压真空表数据。该构造有利于长时间定时记录数据，使试验更加精准。

参照图3所示，上述上部试验土体在硬质管内，所述上部试验土体上端和下端都采用滤膜7覆盖，所述上部试验土体5有蒸馏水8密封，所述蒸馏水管道外部通过薄膜覆盖保证真空环境。所述上部试验土体5上端滤膜7以上接有孔压计30，所述孔压计30通过与计算机连接进行度数。

参照图3-6所示，上述真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置的试验操作方法，包括以下步骤：

A、将中管道2和下管道4连接一体，然后将中管道2和下管道4安装于钻机上，采用泥浆钻进的方法接近取土深度，在接近取土深度时，应缓慢下落避免扰动孔底土样，将中管道2和下管道4快速连续的压入土中预定深度，停止3-5分钟后拔出取得土体；

B、将中管道和下管道分离，分离时将其中的土体切断为留存于中管道内的上部试验土体5和留存于下管道4内的下部实验土体6，所述中管道2的上下端设置所述滤膜7，所述下管道4上下端设置所述滤膜7，将所述中管道2下端连接于所述中间管道14的上端，将所述下管道4上端连接于中间管道14下端，下管道4的下端与对接端口24对接，所述上部储水管道1中注入有蒸馏水8；

C、连接好各装置后，启动抽水机构12，一段时间后各个仪表会有度数，设负压真空表的读数为k₁,负压真空表的读数为k₂，孔压计30的读数为k₃，另外保证上部实验土体与下部实验土体的高度都为l,通过比较

与

的值来分析衰减规律以及具体衰减的值。

参照图1-2所示，本发明实施例3与实施例2基本相同，区别仅在于：实施例3中所述实验土体中的土颗粒按粒径和质量分别采用不同含水率孔隙比和实验土体长度进行替换。也可同时进行对比实验(如图2所示)，便于进行实验的对比与数据的采集以及分析。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，其特征是：包括连接管道，连接管道包括相互对接的上部储水管道、中管道、中间内腔和下管道，所述中管道内装入有上部实验土体，所述下管道内装入有下部实验土体，所述中管道和下管道的土体上下端分别设置有滤膜，滤膜能够透水，所述上部储水管道中存储有蒸馏水，下管道通过进导管与蓄水腔连接，蓄水腔通出导管与抽水机构连接，蓄水腔除进导管和出导管外其他部位密封状态，所述中间内腔与负压真空表连接，所述进导管上连接有负压真空表。

2.根据权利要求1所述的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，其特征是：所述上部储水管道和下管道配置有对接机构，中管道和下管道连接并打入土体取地下土体。

3.根据权利要求2所述的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，其特征是：所述中间内腔设置于中间管道内，中间管道上端与所述中管道连接、下端与所述下管道连接。

4.根据权利要求3所述的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，其特征是：所述连接管道配置有安装座，安装座上设置有负压真空表、蓄水腔和抽水机构，负压真空表包括上负压真空表和下负压真空表，所述安装座包括底座、主轴和安装架，安装架的套接孔套接在主轴上并可沿主轴上下移动，安装架与主轴的套接处配置有可解锁的锁杆，锁杆配置有手轮，锁杆穿过安装架与套接孔中的锁紧瓦转动连接，所述中间管道固定设置在安装架上，所述上负压真空表固定在安装架上，中间管道通过处于安装架上的上部通道与所述上负压真空表导通；所述底座上设置有可与下管道对接的对接端口，对接端口与设置于底座上的下部通道导接，所述蓄水腔、下负压真空表和抽水机构固定设置于所述底座上，下负压真空表与下部通道导通，所述下部通道的外端与所述蓄水腔连接，蓄水腔与所述抽水机构连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，其特征是：所述负压真空表外设置有对准负压真空表表盘的存储式摄像机。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，其特征是：所述负压真空表外配置有电子读数系统，电子读数系统与计算机连接，计算机随时记录负压真空表数据。

7.根据权利要求1或2或3所述的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，其特征是：所述负压真空表外配置有电子读数系统，电子读数系统与计算机连接，计算机随时记录负压真空表数据。

8.根据权利要求7所述的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，其特征是：所述上部试验土体在硬质管内，所述上部试验土体上端和下端都采用滤膜覆盖，所述上部试验土体有蒸馏水密封，所述蒸馏水管道外部通过薄膜覆盖保证真空环境。

9.根据权利要求8所述的真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置，其特征是：所述上部试验土体上端滤膜以上接有孔压计，所述孔压计通过与计算机连接进行度数。

10.一种权利要求4所述真空固结状态下测量土体某点真空度及孔压的实验装置的试验操作方法，其特征是：包括以下步骤：

A、将中管道和下管道连接一体，然后将中管道和下管道安装于钻机上，采用泥浆钻进的方法接近取土深度，在接近取土深度时，应缓慢下落避免扰动孔底土样，将中管道和下管道快速连续的压入土中预定深度，停止3-5分钟后拔出取得土体；

B、将中管道和下管道分离，分离时将其中的土体切断为留存于中管道内的上部试验土体和留存于下管道内的下部实验土体，所述中管道的上下端设置所述滤膜，所述下管道上下端设置所述滤膜，将所述中管道下端连接于所述中间管道的上端，将所述，将所述下管道上端连接于中间管道下端，下管道的下端与对接端口对接，所述上部储水管道中注入有等长蒸馏水；

C、连接好各装置后，启动抽水机构，一段时间后各个仪表会有度数，设负压真空表的读数为k₁,负压真空表的读数为k₂，孔压计的读数为k₃，另外保证上部实验土体与下部实验土体的高度都为l,通过比较

与

的值来分析衰减规律以及具体衰减的值。

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