CN204575412U - 一种人工制备大方量饱和密实土的装置 - Google Patents

Abstract

一种人工制备大方量饱和密实土的装置，包括一饱和密实土制备池，该制备池的底部和周壁置有一层砾石，该砾石层上依次置有无纺布和滤网，滤网上堆放土体，并在制备池中土体及砾石上依次覆盖置有无纺布、滤管、编织布以及密封膜，该滤管通过管道与气水分离罐上端相连通，制备池上端侧壁置有抽气口，并通过管道与气水分离罐上端相连通，制备池下端侧壁及底部都置有进水口，并通过管道与无气水罐相连通，真空泵通过管道与气水分离罐上端相连通。本实用新型解决了饱和密实土制备过程中土体排气不充分，饱和土中水体含气以及土体密实度不足等诸多问题。提供的大方量饱和密实土能为疏浚工程及海洋工程的开发研究提供技术支持，具有广阔的应用前景。

Description

一种人工制备大方量饱和密实土的装置

技术领域

本实用新型涉及一种在疏浚工程或海洋工程开发研究领域中人工制备饱和密实土的装置，特别是一种大方量的人工制备饱和密实土的装置。

背景技术

随着人类对海洋资源的高速开发，在围海造地、海洋平台、岛屿开发等海洋工程中，经常遇到黏土、粉土等地基。该类型地基位于水下，因此该土体多为饱和状态；且长期受到水压力的作用，因此该土体均处于饱和密实状态。

在疏浚工程中，饱和密实土对于现有的疏浚挖泥船而言，属于难以开挖的土体类型，其切削效率极低。因此需要对饱和密实土进行切削试验，进而开发出新型的先进耙头和绞刀，以提高挖泥船机具设计水平以及疏浚效率。

在海洋工程中，由于人类开发海洋正向着施工设备及工程结构物大型化的方向发展，因此需要通过对饱和密实土的试验研究，探究饱和密实土的静载和动载特性，为海洋大型结构物基础设计与施工提供技术支撑。

目前饱和密实土的制备仅应用于小方量土体的试验研究，而大方量饱和密实土的试验研究主要为现场试验研究。然而，小方量饱和密实土的制备满足不了现阶段工程试验对土方量的要求，同时现场试验研究受限于恶劣的现场条件，且现场科研成本较高。

鉴于此，开展室内人工制备饱和密实土的研究势在必行。但是目前受制于大型饱和密实土制备装置的空缺，实验室小方量土体制备过程中也存在土体排气不充分、饱和土中水体含气、土体密实度不足等影响饱和密实土制备质量的诸多问题，使得室内无法开展饱和密实土切削机理的研究以及静载和动载作用下大型基础稳定性等方面的大比尺模型试验研究。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种人工制备大方量饱和密实土的装置，解决饱和密实土制备过程中，土体排气不充分、饱和土中水体含气、土体密实度不足等影响饱和密实土制备质量的诸多问题。

本实用新型采用了下列技术方案解决了其技术问题：一种人工制备大方量饱和密实土的装置，包括一饱和密实土制备池，其特征在于：所述的饱和密实土制备池的底部和周壁置有一层砾石，该砾石层上依次置有无纺布和滤网，在滤网之上，堆放土体，并在饱和密实土制备池中的土体及砾石上依次覆盖置有无纺布、滤管、编织布以及密封膜，该滤管通过管道与气水分离罐上端相连通，所述的饱和密实土制备池的上端侧壁置有抽气口，该抽气口通过管道与气水分离罐上端相连通，该饱和密实土制备池的下端侧壁以及底部都置有进水口，该进水口通过管道与无气水罐相连通，真空泵通过管道与气水分离罐上端相连通。

本实用新型解决了饱和密实土制备过程中土体排气不充分，饱和土中水体含气以及土体密实度不足等影响饱和密实土制备质量的诸多问题。提供的大方量饱和密实土能为在室内开展耙齿与绞刀切削机理研究、静载及动载作用下基础的稳定性和受力特性的研究打下了坚实的基础，在疏浚工程及海洋工程的开发研究领域均具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1饱和密实土制备池中构造的放大示意图；

图3为本实用新型另一实施例的结构示意图。

图中各序号分别表示为：

1—砾石；2—饱和密实土制备池；3—土体；4—长方体凹槽；5—无纺布；6—滤网；7—无纺布；8—滤管；9—管道；10—编织布； 11—密封膜；12—抽气口；13—气水分离罐；14—进水口；15—无气水罐；16—无气水；17—阀门；18—真空泵；19—管道； 20—阀门；21—真空表；22—通气阀；23—排水阀；24—管道；25—多通接头；26—阀门；27—底座；32—阀门；33—阀门；34—平板振动夯；35—刮板；36—管道；37—管道。

具体实施方式

以下结合实施例以及附图对本实用新型作进一步的描述。

参照图1和图2，本实用新型包括一饱和密实土制备池2，该饱和密实土制备池2的侧壁和基础均为砖砌，并用防水混凝土抹面。所述的饱和密实土制备池2的底部和周壁置有一层砾石1用于排水。该砾石1层上依次置有无纺布5和滤网6作为反滤层，在滤网6之上堆放土体3，并在饱和密实土制备池2中的土体3及砾石1上依次覆盖置有无纺布7、滤管8、编织布10以及密封膜11，由此形成密闭空间，该滤管8通过出膜装置和管道9与气水分离罐13上端相连通，该管道上置有阀门33。

所述的饱和密实土制备池2的上端侧壁置有抽气口12，该抽气口12通过管道36与气水分离罐13上端相连通，该管道36上置有阀门32。

所述的饱和密实土制备池2的下端侧壁以及底部都置有进水口14，该进水口14通过管道37与无气水罐15相连通，该各管道37上置有阀门17，用以控制无气水16流量。

一真空泵18通过管道19与气水分离罐13上端相连通，在真空泵18与气水分离罐13之间的管道上置有阀门20，气水分离罐13上端还置有真空表21以及通气阀22，其底部还固定置有排水阀23。通过气水分离罐13上的真空表21以及管道19上的阀门20可以控制真空度。这种在真空泵18和饱和密实土制备池2上的抽气口12之间设置气水分离罐13的构造，能够防止土体3中水体在抽真空过程中流入真空泵18。气水分离罐13即用以存储土体3中排出的水体，又用以分离气体和水体，使得只有空气进入真空泵18。当气水分离罐13中水体过多，通过开启罐底部的排水阀23排去水体，以保证饱和密实土制备系统的正常运行。

具体在制备饱和密实土过程中，先将砾石1在饱和密实土制备池2中铺设平整，并预留出制备土体3的长方体凹槽4。在长方体凹槽4的底部和四周侧边壁均铺设无纺布5，并在无纺布5上再铺设一层滤网6。然后在滤网6上堆放土体3，在土体3上铺盖无纺布7，并在无纺布7上铺设滤管8，最后再在滤管8上依次铺设编织布10和密封膜11，如此将土体3及砾石1进行密封。

无气水罐15中盛满无气水16，无气水16中气体含量极低，在饱和密实土制备中为关键环节。本实用新型中应用无气水16，避免了由于水中含气影响饱和密实土的质量，因而有效地提高了土体的饱和度。无气水罐体15底部必须高于土面，避免水体回流。

无气水16由无气水制备装置制备产生，所述无气水制备装置的构造为另一专利技术，这里不再赘述。

气水分离罐13通过管道24与多通接头25相连接，管道24上设有阀门26。多通接头25分别通过管道36连接抽气口12，并通过管道9连接滤管8，气水分离罐13固定于底座27。

以下简述本实用新型的工作过程：

当饱和密实土制备准备工作完毕后，关闭通气阀22、关闭排水阀23、关闭阀门33、阀门17，开启阀门20、阀门26、阀门32，并开启真空泵18，将饱和密实土制备池2里砾石1和土体3中的空气抽除。当土体3中空气被抽除完毕后，开启阀门17释放无气水16，开启阀门33继续抽真空。在抽真空过程中，可通过通气阀22调节气水分离罐13内的真空度，以及无气水罐15管道37上的阀门17控制无气水16的流量，使无气水16缓慢均匀的渗入土体3，并在真空压力作用下使土体3饱和密实。

饱和密实土制备池2在真空泵18的抽吸作用下，土体3中的水体和少量空气通过管道9和管道36汇集至管道24抽吸至气水分离罐13。当气水分离罐13中水体留存到罐体1/3高度时，关闭阀门20、和阀门26，接着开启通气阀22和排水阀23，将留存的水体排除。排水后，关闭通气阀22和排水阀门23，开启阀门20和阀门26，继续对饱和密实土制备池2内的土体3真空预压，并周而复始循环排水和真空预压的过程。

在制备饱和密实土过程中，饱和密实土制备池2内土体3由于真空压力作用，土体3表层会因为排气和土体3内水流作用产生坑洼不平整。对此，通过刮板35将土体3表面整平。刮板固定于饱和密实土制备池2上的台车上的桁架上（图中未示出），且该刮板的行进速度和翻转角度可调。

饱和密实土制备池2内的土体3逐渐饱和并密实，如未达到所需的密实度，需采用平板振动夯34进行进一步夯实处理。夯实处理后，需利用刮板35对土体3表面进行进一步整平处理。

图3给出的另一实施例是本实用新型置有更多的进水口以及更多的排水口示意图。其进水口和排水口的布置根据饱和密实土制备池2的长度来确定。当制备池长度较长时，通过在饱和密实土制备池2上端增设多个抽气口12以及在饱和密实土制备池2底部增设多个进水口14来实现提高其工作效率。

本实用新型不限制于本文所示的实例，其涵盖了所有与本文所公开的一种人工制备大方量饱和密实土装置。

Claims (6)

1.一种人工制备大方量饱和密实土的装置，包括一饱和密实土制备池，其特征在于：所述的饱和密实土制备池的底部和周壁置有一层砾石，该砾石层上依次置有无纺布和滤网，在滤网之上，堆放土体，并在饱和密实土制备池中的土体及砾石上依次覆盖置有无纺布、滤管、编织布以及密封膜，该滤管通过管道与气水分离罐上端相连通，所述的饱和密实土制备池的上端侧壁置有抽气口，该抽气口通过管道与气水分离罐上端相连通，该饱和密实土制备池的下端侧壁以及底部都置有进水口，该进水口通过管道与无气水罐相连通，一真空泵通过管道与气水分离罐上端相连通。

2.根据权利要求1所述的一种人工制备大方量饱和密实土的装置，其特征在于：滤管与气水分离罐上端相连通的管道上置有阀门。

3.根据权利要求1所述的一种人工制备大方量饱和密实土的装置，其特征在于：各抽气口与气水分离罐上端相连通的管道上置有阀门。

4.根据权利要求1所述的一种人工制备大方量饱和密实土的装置，其特征在于：各进水口与无气水罐相连通的管道上置有阀门。

5.根据权利要求1所述的一种人工制备大方量饱和密实土的装置，其特征在于：真空泵与气水分离罐上端相连通的管道置有阀门。

6.根据权利要求1所述的一种人工制备大方量饱和密实土的装置，其特征在于：所述的气水分离罐上端还置有真空表以及通气阀，其底部还固定置有排水阀。