CN207919608U - 一种高低位双面真空预压固结软土试验装置 - Google Patents

Abstract

一种高低位双面真空预压固结软土试验装置，包括圆形模型槽及上下联动排水系统；圆形模型槽顶部安装有密封系统，内部安装有数据监测系统，且圆形模型槽的开口处滑动安装有高位抽真空系统，槽底固定安装有低位抽真空系统；上下联动排水系统的排水管依次连通高位抽真空系统及低位抽真空系统，且上下联动排水系统的回水管向密封系统上部排液，该固结软土试验装置为联合真空预压、堆载预压与一体的试验装置，可快速加固土体，达到理想的加固效果，工法简单、周期较短，对于软土加固研究有一定实际意义。

Description

一种高低位双面真空预压固结软土试验装置

技术领域

本实用新型涉及真空预压技术领域，特别涉及一种高低位双面真空预压固结软土试验装置，该装置适用于实验室快速加固软土。

背景技术

真空预压加固软土地基技术1985年通过国家技术鉴定，于1987年取得国家实用新型专利，已逐渐发展成为软黏土地基的有效加固的重要方法之一。传统的真空预压施工方法为：在预压吹填土之上铺设砂垫层，插设塑料排水板，布置排水滤管，铺设密封膜，最后使用真空泵抽真空使吹填土内真空度扩散，吹填土产生负压，在内外压差的作用下，吹填土内的空气和自由水被排出，孔隙水压力逐渐消散，土颗粒有效应力增加，吹填土被压密紧实而达到预期加固效果。然而传统的真空预压方法在施工时真空度扩散不均匀并沿吹填土深度衰减，很大一部分原因是塑料排水板弯折和排水体堵塞造成的，容易造成下部吹填土加固效果较差、上硬下软和“土柱”现象的产生。

通过公开专利检索，发现与本申请相关的如下公开专利文献：

超低位真空预压法快速固结软土试验装置(CN201710096897.6)公开了一种超低位真空预压法快速固结软土试验装置，包括低位真空预压系统和数据监测系统；低位真空预压系统由模型槽、砾石层、真空管网、中粗砂垫层、排水板、PVC密封膜和潜水泵组成,模型槽外围制有“凵”形密封槽，在模型槽底部铺设砾石层，在砾石层中埋设由真空滤管组成的真空管网，在真空管网与被加固软土层之间设置中粗砂垫层，在被加固软土层内设置竖向排水板，其下部与真空管网相通；在被加固软土层表面覆盖两层PVC密封膜。潜水泵通过排水管与真空管网相连；数据监测系统包括微型孔隙水压计、激光位移传感器、数据采集箱以及存贮和显示设备。该装置能够有效缩短吹填土固结时间且达到良好的加固效果。

综上，申请人认为上述对比文献与本实用新型申请的技术方案不同，由此可判定本实用新型的新颖性。

实用新型内容

本实用新型的高低位双面真空预压固结软土试验装置，在已有真空预压法的基础之上，提出一种高低位双面真空预压室内试验装置，高低位双面真空预压法在吹填土底部和顶部同时抽真空，真空度从吹填土两端至中部快速均匀扩散，土中空气和水在双面抽真空的负压作用下从吹填土排出，达到排水固结的效果，同时，排水板在吹填土内部分层布置，缩短了排水路径，减少了弯折率，加固期间排水系统的两层排水体既相互独立又彼此联系，上下联动互补，提高了排水和真空度扩散效率。真空泵排出的水作为堆载施加于聚乙烯薄膜上部，对吹填土进行堆载预压，提高加固效果。监测装置能够实时监测膜下不同深度处的真空度和孔隙水压力、吹填土压缩沉降变化、真空泵压力等情况。

一种高低位双面真空预压固结软土试验装置，包括圆形模型槽及上下联动排水系统；圆形模型槽顶部安装有密封系统，内部安装有数据监测系统，且圆形模型槽的开口处滑动安装有高位抽真空系统，槽底固定安装有低位抽真空系统；上下联动排水系统的排水管依次连通高位抽真空系统及低位抽真空系统，且上下联动排水系统的回水管向密封系统上部排液。

本实用新型优选的技术方案为：高位抽真空系统由上至下依次包括土工布、第一砂垫层及土工布，其中第一砂垫层内部环形布置有与排水管连通的高位真空滤管，且第一砂垫层底部插设有多个高位塑料排水板。

本实用新型优选的技术方案为：低位抽真空系统由上至下依次包括土工布、第二砂垫层及土工布，其中第二砂垫层内部环形布置有与排水管连通的低位真空滤管，且第二砂垫层顶部插设有多个与高位塑料排水板错位排列的低位塑料排水板。

本实用新型优选的技术方案为：上下联动排水系统还包括真空泵，该真空泵分别与上下联动排水系统的排水管及回水管连通，且真空泵上安装有压力表。

本实用新型优选的技术方案为：高位真空滤管及低位真空滤管上每隔3～5cm制有长度等于管道直径的“1”字口，且高位真空滤管及低位真空滤管上均缠绕有无纺布，该无纺布通过橡皮筋与高位真空滤管及低位真空滤管捆绑固定。

本实用新型优选的技术方案为：密封系统包括第一密封膜及第二密封膜，其中第一密封膜铺设在高位抽真空系统底部；圆形模型槽顶部制有“U”型压膜槽，该“U”型压膜槽内填充有防水密封胶泥，且“U”型压膜槽内安装有“O”型密封圈；第二密封膜铺设在高位抽真空系统上部，该第二密封膜与高位抽真空系统之间填充有防水密封胶泥，且第二密封膜的外周由“U”型压膜槽内的防水密封胶泥挤压密封，并由“O”型密封圈收紧。

本实用新型优选的技术方案为：数据监测系统包括计算机、数据采集箱、位移传感器及微型孔隙水压计，其中位移传感器安装在第二密封膜上部，微型孔隙水压计安装在圆形模型槽内部，且位移传感器及微型孔隙水压计均通过数据采集箱与计算机电信号连接。

本实用新型的优点和经济效果是：

1、本实用新型采用高低位双面真空预压法在圆形模型槽内填充吹填土，并对吹填土的底部和顶部同时抽真空，真空度从吹填土两端至中部快速均匀扩散，使吹填土中的空气和水在抽真空的负压作用下从吹填土内部排出，达到排水固结的效果，从根本上解决了真空度沿吹填土深度衰减引起的吹填土加固不均匀、上硬下软和“土柱”现象的产生。

2、本实用新型通过上下联动排水系统的回水管向第一密封膜上部排水，用以保护密封膜、预防漏气，同时用排出的水对吹填土进行堆载预压，提高加固效果。

3、本实用新型的第二密封膜的外周向下延伸进入吹填土，第一密封膜通过“O”型密封圈和防水密封胶泥固定在沟槽内，保证系统的密闭性。

4、本实用新型的塑料排水板在吹填土内部高、低位分层错位布置，缩短了排水路径，提高了排水板的排水效率，而且使真空度扩散均匀，减少了塑料排水管的弯折率，使加固期间排水系统中的高位抽真空系统及低位抽真空系统既相互独立又彼此联系，上下联动互补，提高了排水和真空度扩散效率。从根本上减小了由排水通道堵塞和弯折引起的排水损失率。

5、本实用新型可通过数据检测系统，对试验过程中的膜下真空度、吹填土真空度、排水板真空度、吹填土沉降量、孔隙水压力等数据进行检测。真空度检测装置沿吹填土深度均匀埋置；真空泵压力计即时观测负压大小，并对装置内负压及时调整；模型槽上架设精密位移传感器，将试验沉降数据通过数据采集箱输送到计算机内，实时监控加固效果。

附图说明

图1是本实用新型的装置构造示意图；

图2是本实用新型的真空滤管铺设详图；

图3是本实用新型的真空滤管详图；

图4是上下联动排水系统的排水路径详图；

图5是“U”型密封槽密封施工示意图。

图中：1-真空泵；2-排水管；3-圆形模型槽；4-“U”型压膜槽；5-防水密封胶泥；6-数据采集箱；7-计算机；8-孔隙水压计；9-低位真空滤管；10-第一砂垫层；11-土工布；12-第二密封膜；13-密封法兰；14-第一密封膜；15-吹填土；16-塑料排水板；17-压力表；18-“1”字口；19-无纺布；20-位移传感器；21-“O”型密封圈；22-回水管；23-高位真空滤管；24-第二砂垫层。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本实用新型的保护范围。

一种高低位双面真空预压固结软土试验装置，包括圆形模型槽3及上下联动排水系统；圆形模型槽顶部安装有密封系统，内部安装有数据监测系统，且圆形模型槽的开口处滑动安装有高位抽真空系统，槽底固定安装有低位抽真空系统；上下联动排水系统的排水管2依次连通高位抽真空系统及低位抽真空系统，且上下联动排水系统的回水管22向密封系统上部排液。

本实用新型优选的技术方案为：高位抽真空系统由上至下依次包括土工布11、第一砂垫层10及土工布，其中第一砂垫层内部环形布置有与排水管连通的高位真空滤管23，且第一砂垫层底部插设有多个高位塑料排水板16。

本实用新型优选的技术方案为：低位抽真空系统由上至下依次包括土工布、第二砂垫层24及土工布，其中第二砂垫层内部环形布置有与排水管连通的低位真空滤管9，且第二砂垫层顶部插设有多个与高位塑料排水板错位排列的低位塑料排水板。

本实用新型优选的技术方案为：上下联动排水系统还包括真空泵1，该真空泵分别与上下联动排水系统的排水管及回水管连通，且真空泵上安装有压力表17。

本实用新型优选的技术方案为：高位真空滤管及低位真空滤管上每隔3～5cm制有长度等于管道直径的“1”字口18，且高位真空滤管及低位真空滤管上均缠绕有无纺布19，该无纺布通过橡皮筋与高位真空滤管及低位真空滤管捆绑固定。

本实用新型优选的技术方案为：密封系统包括第一密封膜14及第二密封膜12，其中第一密封膜铺设在高位抽真空系统底部；圆形模型槽顶部制有“U”型压膜槽4，该“U”型压膜槽内填充有防水密封胶泥5，且“U”型压膜槽内安装有“O”型密封圈21；第二密封膜铺设在高位抽真空系统上部，该第二密封膜与高位抽真空系统之间填充有防水密封胶泥，且第二密封膜的外周由“U”型压膜槽内的防水密封胶泥挤压密封，并由“O”型密封圈收紧。

本实用新型优选的技术方案为：数据监测系统包括计算机7、数据采集箱6、位移传感器20及微型孔隙水压计8，其中位移传感器安装在第二密封膜上部，微型孔隙水压计安装在圆形模型槽内部，且位移传感器及微型孔隙水压计均通过数据采集箱与计算机电信号连接。

另外本实用新型优选的，“U”型压膜槽的槽深为10cm；高位抽真空系统及低位抽真空系统内填充的砂垫层厚度为40cm，且高位真空滤管及低位真空滤管均埋设在相应的砂垫层中间；第二密封膜底部的防水密封胶泥厚度为10cm。

另外本实用新型优选的，在高位抽真空系统及低位抽真空系统之间的圆形模型槽内填充待加固的吹填土15，且高位抽真空系统底部的第一密封膜紧密包覆在吹填土顶部，且第一密封膜的外周沿圆形模型槽的槽壁向吹填土内部延伸，优选的延伸深度为50cm。

另外本实用新型优选的，在第二密封膜上安装密封法兰13，排水管滑动穿装在密封法兰内，并穿透第二密封膜深入到圆形模型槽内部。

为更清楚地解释本实用新型的具体使用方式，下面提供一种实例：

本实用新型在进行固结软土实验前，需对圆形模型槽中先铺入适量中粗砂(第一砂垫层)，在中粗砂铺设的第一砂垫层上部铺设低位真空管网，该低位真空滤管采用高强度塑料软管，环形分布，紧密排列。连接真空泵与低位真空滤管的排水管从下到上依次穿过第一砂垫层、土工布、吹填土、土工布、第二砂垫层、粘土密封层(防水密封胶泥)、土工布、密封法兰至真空泵，其中位于第二砂垫层内的高位真空滤管以及位于第一砂垫层内的低位真空滤管均与排水管连通，从而形成完整的双面真空预压系统。塑料排水板的搭接和吹填土的铺设同步进行，插装在第一砂垫层及第二砂垫层内的塑料排水板错开搭接，且实验前控制二者的水平高度大于10cm，圆形模型槽底部的塑料排水板的下端与第一砂垫层相通，其上端在吹填土内部中央位置，圆形模型槽上部的塑料排水板下端埋入吹填土中部，上端与第二砂垫层相通，第二砂垫层高于其内部的塑料排水板顶端20cm处铺设第二密封膜密封，

另外，本实用新型在试验前，还需根据吹填土厚度的，每隔一定深度均匀埋设真空度检测装置和孔隙水压力计，第二砂垫层铺填完毕后铺设一层土工布，用以隔离第二砂垫层及第二密封膜。本实用新型优选的第一密封膜及第二密封膜均采用聚乙烯材质制成，且第一密封膜的覆盖于吹填土上表面，并延伸进入其侧面50cm，再通过密封圈和防水密封胶泥将第二密封膜固定在“U”型压膜槽内。在“U”型压膜槽上架设精密位移传感器，通过数据采集箱，将测量数据统计到计算机中。进行试抽真空，检查膜上是否有漏洞，如有，及时采取措施修补好，检查完毕后，首先启动数据监测系统，监测、记录实时数据，然后启动真空泵正式抽真空，由吹填土构成的软土层在内外压力差作用下，从两端到中部开始排水固结，两层排水板将真空度均匀传递到土层中，软土层中的水通过上下联动的排水系统，经抽真空输送到密封膜上部，对吹填土堆载预压，进一步提高加固效果。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种高低位双面真空预压固结软土试验装置，其特征在于：包括圆形模型槽及上下联动排水系统；所述圆形模型槽顶部安装有密封系统，槽底固定安装有低位抽真空系统，内部安装有数据监测系统，且圆形模型槽的开口处滑动安装有高位抽真空系统，所述上下联动排水系统的排水管依次连通高位抽真空系统及低位抽真空系统，且上下联动排水系统的回水管向密封系统上部排液。

2.根据权利要求1所述的一种高低位双面真空预压固结软土试验装置，其特征在于：所述高位抽真空系统由上至下依次包括土工布、第一砂垫层及土工布，其中第一砂垫层内部环形布置有与排水管连通的高位真空滤管，且第一砂垫层底部插设有多个高位塑料排水板。

3.根据权利要求1所述的一种高低位双面真空预压固结软土试验装置，其特征在于：所述低位抽真空系统由上至下依次包括土工布、第二砂垫层及土工布，其中第二砂垫层内部环形布置有与排水管连通的低位真空滤管，且第二砂垫层顶部插设有多个与高位塑料排水板错位排列的低位塑料排水板。

4.根据权利要求1所述的一种高低位双面真空预压固结软土试验装置，其特征在于：所述上下联动排水系统还包括真空泵，该真空泵分别与上下联动排水系统的排水管及回水管连通，且真空泵上安装有压力表。

5.根据权利要求2所述的一种高低位双面真空预压固结软土试验装置，其特征在于：所述高位真空滤管及低位真空滤管上每隔3～5cm制有长度等于管道直径的“1”字口，且高位真空滤管及低位真空滤管上均缠绕有无纺布，该无纺布通过橡皮筋与高位真空滤管及低位真空滤管捆绑固定。

6.根据权利要求1所述的一种高低位双面真空预压固结软土试验装置，其特征在于：所述密封系统包括第一密封膜及第二密封膜，其中第一密封膜铺设在高位抽真空系统底部；所述圆形模型槽顶部制有“U”型压膜槽，该“U”型压膜槽内填充有防水密封胶泥；所述第二密封膜铺设在高位抽真空系统上部，该第二密封膜与高位抽真空系统之间填充有防水密封胶泥，且第二密封膜的外周由“U”型压膜槽内的防水密封胶泥挤压密封。

7.根据权利要求1所述的一种高低位双面真空预压固结软土试验装置，其特征在于：所述数据监测系统包括计算机、数据采集箱、位移传感器及微型孔隙水压计，其中位移传感器安装在第二密封膜上部，微型孔隙水压计安装在圆形模型槽内部，且位移传感器及微型孔隙水压计均通过数据采集箱与计算机电信号连接。