CN208907232U - 一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置 - Google Patents

Abstract

一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，包括：软土盛放装置，包括用于盛放试验用软土的试验筒和用于密封的密封膜以及加压的加压板；支撑装置，支撑装置设置在软土盛放装置外部，其下端与软土盛放装置底部固接，其顶端安装用于向软土盛放装置的加压板施加压力的加载装置；加载装置，包括施压机构和传力杆，施力机构安装在支撑架的顶部；抽真空装置，包括真空泵以及连通管。本实用新型有益效果是：可分别进行真空预压、堆载预压或同时进行堆载预压和真空预压三种试验，堆载预压荷载容易施加，且压力值在整个实验过程中保持不变；结构更加简单，操作方便。

Description

一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置。

背景技术

随着我国经济建设的飞速发展，沿海地区土地资源越来越紧张，大力开发利用沿海滩涂资源可大大缓解或从根本上解决沿海地区人多地少的矛盾。然而，滩涂淤泥含水量高、承载力低、压缩性大，在开发利用前必须对其进行处理才能满足工程要求。真空预压、堆载预压或真空-堆载联合预压法是处理大面积软弱地基的常用方法。为研究这三种方法的预压机理、设计方法、施工工艺及处理效果，可在室内进行真空预压、堆载预压或真空-堆载联合预压模型试验。

真空预压法是在软粘土中设置竖向塑料排水板或砂井，上铺砂层，再覆盖薄膜封闭，抽气使膜内排水带、砂层等处于部分真空状态，排除土中的水分，使土预先固结以减少地基后期沉降的一种地基处理方法。堆载预压法是通过在软土地基表面施加外荷载，促使土体孔隙水慢慢被排出，土体孔隙水压力逐渐转化为有效应力，地基土体发生固结沉降变形，从而达到提高软基密实度、强度和地基承载力等目的。真空-堆载联合预压法是综合真空预压和堆载预压两种施工工艺，整合并同时进行的一种地基处理方法。该方法可加速土体中孔隙水排出，加速土体孔隙水压力转化为有效应力，加快地基土体固结，从而达到快速提高软土的密实度、强度和地基承载力的目的。然而，这三种地基处理技术理论研究远远落后于工程实践。

发明内容

本实用新型针对上述现有存在的问题和不足，解决的技术问题是提供一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，通过在土样上分别施加真空预压、堆载预压或真空-堆载联合预压荷载，从而进行室内试验。

本实用新型所述的一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，其特征在于，包括：

软土盛放装置，包括用于盛放试验用软土的试验筒和用于加压的加压板和用于密封的密封件，试验筒置于支撑装置内，其底端密封，上端敞口处配装密封的密封件和加压的加压板，并且加压板沿试验筒轴向下移。密封件和试验筒二者围成用于盛放软土的密封试验腔；

支撑装置，支撑装置设置在软土盛放装置外部，其下端与软土盛放装置底部固接，其顶端安装用于向软土盛放装置的加压板施加压力的加载装置；

加载装置，包括施力机构和传力杆，所述施力机构安装在支撑架的顶部，并且施力机构的施力端通过传力杆与软土盛放装置的加压板拆卸式连接，用于向加压板提供一沿筒体垂直轴向的压力；

抽真空装置，包括真空泵以及连通管，其中真空泵的吸入口通过连通管与密封试验腔连通，用于将密封试验腔抽成真空环境。

还包括用于测定软土性能参数的测试装置，所述测试装置包括用于测定软土压缩量的位移传感器、用于测定孔隙水压力的孔压传感器、用于测定土压力的土压传感器以及数据采集仪，所述位移传感器设置在加压板上，所述孔压传感器、所述土压传感器设置在软土内；所述位移传感器的信号输出端、所述孔压传感器的信号输出端以及所述土压传感器的信号输出端分别与所述数据采集仪的信号输入端电连接。

所述试验筒底端密封，上端边缘向外翻折形成一环形的上沿；所述试验筒内填充软土；所述试验筒的上端盖装加压板和密封件，其中密封件用于实现土样与试验筒之间的密封。

所述试验筒包括筒体和底座，其中筒体底部与底座密封固接，形成下端封口上端敞口的结构，并在上端敞口处配装一加压板和用于密封的密封件。

所述密封件为覆盖在软土表面的密封膜，密封膜边沿延伸覆盖在上沿表面，并通过螺栓、压在安装平台表面的盖板以及橡胶垫片与安装平台表面密封固接；密封膜贴紧试验筒内壁与加压板接触处，且留有额外折叠余量，保证加压板沿试验筒轴向下移时不破坏密封膜。

所述加压板上设有可连通加压板内外两侧的通孔螺栓，且通孔螺栓端部各配装一用于实现密封的密封垫以及用于固定的螺母，使通孔螺栓形成的开口通道为密封式通道。

试验筒内的软土中设有排水装置，其中排水装置的集水端通过集水管与通孔螺栓内端的连通口连通；通孔螺栓外端的连通口通过连通管与抽真空装置的吸入口管路连通。

所述施力机构包括偏心杠杆、平衡锤、砝码以及砝码盘，所述偏心杠杆铰接在支撑装置的顶端，其中偏心杠杆一端固装平衡锤，另一端安装用于放置砝码的砝码盘；偏心杠杆的非铰接处与传力杆的一端铰接，传力杆的另一端与加压板拆卸式连接。

所述支撑装置包括底座、拉杆和安装架，所述拉杆底端与底座固接，拉杆顶端安装安装架，并且安装架上设有用于铰接偏心杠杆的铰接部。

所述筒体为圆形金属或不锈钢筒。

所述排水装置为排水板和集水管，其中排水板嵌入软土内，并通过集水管实现排水板与通孔螺栓内端开口管路连通。

本实用新型利用有效应力原理，先将土样、塑料排水板、测试元件、抽真空装置等进行安装，随后设置密封膜对软土样进行密封，通过加载装置、抽真空装置对土样堆载预压、真空预压或同时进行真空与堆载预压，从而实现堆载预压、真空预压或真空-堆载联合预压三种试验。

本实用新型的有益效果是：该多功能试验装置可分别进行真空预压、堆载预压或真空-堆载联合预压，堆载预压荷载容易施加，且压力值在整个实验过程中保持不变；密封膜设置在压力板下面，减少了密封圈的使用，大大降低了试验结构的复杂性，使试验装置结构更加简单，操作方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的底座示意图。

图3是本实用新型实施例提供的承压平台示意图。

图4是本实用新型实施例提供的传力杆示意图。

图5是本实用新型所述通孔螺栓的结构示意图。

图6是本实用新型所述螺栓的结构示意图。

图7是本实用新型所述的密封圈结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型

参照附图：

实施例1本实用新型所述的一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，包括：

软土盛放装置，包括用于盛放试验用软土的试验筒1、用于密封的密封膜15和用于加压的加压板5，试验筒1置于支撑装置2内，其底端密封，上端敞口处配装兼做密封的密封膜15和加压的加压板5，并且加压板沿试验筒轴向下移。密封膜和试验筒二者围成用于盛放软土的密封试验腔；

支撑装置2，支撑装置2设置在软土盛放装置外部，其下端与软土盛放装置底部固接，其顶端安装用于向软土盛放装置的加压板施加压力的加载装置；

加载装置3，包括施力机构和传力杆8，所述施力机构安装在支撑架的顶部，并且施力机构的施力端通过传力杆与软土盛放装置的加压板拆卸式连接，用于向加压板提供一沿筒体垂直轴向的压力；

抽真空装置，包括真空泵16以及连通管6，其中真空泵16的吸入口通过连通管6与密封试验腔连通，用于将密封试验腔抽成真空环境。

还包括用于测定软土性能参数的测试装置，所述测试装置包括用于测定软土压缩量的位移传感器、用于测定孔隙水压力的孔压传感器、用于测定土压力的土压传感器以及数据采集仪，所述位移传感器设置在加压板上，所述孔压传感器、所述土压传感器设置在软土内；所述位移传感器的信号输出端、所述孔压传感器的信号输出端以及所述土压传感器的信号输出端分别与所述数据采集仪的信号输入端电连接。

所述试验筒1底端密封，上端边缘向外翻折形成一环形的上沿；所述试验筒内填充软土；所述试验筒1的上端盖装加压板5和密封件15，其中密封件15用于实现土样与试验筒1之间的密封。

所述试验筒1包括筒体9和底座7，其中筒体底部与底座密封固接，形成下端封口上端敞口的结构，并在上端敞口处配装一用于密封的密封件和加载的加压板。

所述密封件15为覆盖在软土表面的密封膜，密封膜边沿延伸覆盖在上沿表面，并通过螺栓17、压在安装平台表面的盖板20以及橡胶垫片与安装平台表面密封固接；密封膜贴紧试验筒内壁与加压板接触处，且留有额外折叠余量，保证加压板沿试验筒轴向下移时不破坏密封膜。

所述加压板5上设有可连通加压板内外两侧的通孔螺栓4，且通孔螺栓4端部各配装一用于实现密封的密封垫18以及用于固定的螺母19，使通孔螺栓形成的开口通道为密封式通道。

试验筒1内的软土中设有排水装置，其中排水装置的集水端通过集水管与通孔螺栓内端的连通口连通；通孔螺栓外端的连通口通过连通管与抽真空装置的吸入口管路连通。

所述施力机构包括偏心杠杆14、平衡锤11、砝码13以及砝码盘12，所述偏心杠杆14铰接在支撑装置的顶端，其中偏心杠杆14一端固装平衡锤11，另一端安装用于放置砝码的砝码盘12；偏心杠杆14的非铰接处与传力杆的一端铰接，传力杆8的另一端与加压板拆卸式连接。

所述支撑装置包括拉杆10和安装架21，所述拉杆10底端与底座固接，拉杆顶端安装安装架，并且安装架上设有用于铰接偏心杠杆的铰接部。

所述筒体为圆形金属或不锈钢筒。

所述排水装置为排水板和集水管，其中排水板嵌入软土内，并通过集水管实现排水板与通孔螺栓内端开口管路连通，其中排水板的埋设位置根据试验者的要求确定。排水时水从土体流向排水板，再流到集水管到通孔螺栓处，最后流向与真空泵相连的连通管，从真空泵里排出。

本实用新型实施例的实验装置的工作步骤是：在加压板下方的筒体内设置实验软土、孔隙水压力计、土压力传感器(其中二者的埋设位置根据试验者的要求确定)、塑料排水板，在加压板内设有外部接口，使用真空泵将腔体内部的空气抽走，从而使筒体内产生真空荷载，进行真空预压；同时，把砝码放在砝码盘上，产生的荷载通过传力杆传递到加压板，加压板被推动后挤压筒体内的软土，此荷载相当于堆载，进行堆载预压；加压板里的通孔螺栓设有密封圈和密封垫片，故可以很好地保证筒体的气密性。通过本装置可以分别实现筒体内软土真空预压、堆载预压或真空预压与堆载预压的同时施加。

实施例2本实施例中，一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，所述试验筒1底端封闭，所述试验筒1的顶盖为加压板5，且加压板5与传力杆8为可拆卸活动连接；底座7上设有筒体9和拉杆10，金属筒9内设有被密封膜15盖住的软土；所述密封膜上设有通孔螺丝4和加压板5，通孔螺丝4上设有密封圈18，加压板5上设有传力杆8，加压板5上表面设有与数据采集仪相连的位移计；所述的传力杆8与加载装置3相套合，加载装置3的偏心杠杆为一L型连杆，其中一横杆一端设有平衡锤11，另一端向下延伸设有砝码盘12和砝码13；所述软土内设有排水板与测试装置。

上述装置中，所述的密封膜15边沿通过螺栓17、盖板20、橡胶垫片来密封软土。密封膜15紧贴于筒体9与加压板5各部分的接触处，且留有额外折叠的密封膜，从而保证加压板5下移时不破坏密封膜15。其中，密封膜15设置在加压板5的下层且密封膜15沿筒体9的外壁上端外翻且通过筒体9上沿口、盖板20、橡胶垫片、螺栓17密封。

所述的筒体9为圆形金属或不锈钢筒。

其中，筒体9是圆形的金属或不锈钢材料制成，筒体9下端封闭，置于底座7上，加压板5充当圆筒9顶盖。加载平台3与底座7之间通过拉杆10连接，拉杆10置于筒体9之外。上述装置拉杆10设为6个(拉杆可设多个)，均匀分布在加载平台3与底座7之间。

上述装置中，所述的加载装置3连接平衡锤11、砝码盘12、砝码13和传力杆8，所述传力杆8的一端与所述加压板5的顶面为可拆卸活动连接，所述加压板5中设有通孔螺栓4。

上述装置中，所述的通孔螺栓4上设有密封圈18和螺母19。密封圈18和螺母19使筒体1内保持密闭状态，使通孔螺丝4形成的开口通道成为密封式通道。

上述装置中，通孔螺栓4一端与集水管相连，另一端通过连通管6与真空泵16相连。

装置还包括：位移传感器、孔压传感器和土压力传感器，所述的位移传感器设置在压力板的表面，所述的孔压传感器和土压力传感器，均设置在筒体内的软土内部，所述位移传感器、孔压传感器等测试元件的信号通过数据采集仪相连。位移传感器通过传力杆的升降确定软粘土的压缩量；测试元件连接于数据采集仪，可以方便地测出筒体内相对应的试验数据，便于实验数据的连续记录。

本实用新型实施例的实验装置的工作步骤是：在加压板下方的筒体内设置实验软土、孔隙水压力计、土压力盒、塑料排水板，在加压板内设有外部接口，使用真空泵将腔体内部的空气抽走，从而使筒体内产生真空荷载，进行真空预压；同时，把砝码放在砝码盘上，产生的荷载通过传力杆传递到加压板，加压板被推动后挤压筒体内的软土，此荷载相当于堆载，进行堆载预压；加压板里的通孔螺栓设有密封圈和密封垫片，故可以很好地保证筒体的气密性。通过本装置可以实现筒体内软土真空预压、堆载预压或真空预压与堆载预压的同时施加。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (10)

1.一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，其特征在于，包括：

软土盛放装置，包括用于盛放试验用软土的试验筒和用于加压的加压板和用于密封的密封件，试验筒置于支撑装置内，其底端密封，上端敞口处从上到下依次配装加压的加压板和密封的密封件，并且加压板沿试验筒轴向下移，密封件和试验筒二者围成用于盛放软土的密封试验腔；

支撑装置，支撑装置设置在软土盛放装置外部，其下端与软土盛放装置底部固接，其顶端安装用于向软土盛放装置的加压板施加压力的加载装置；

加载装置，包括施力机构和传力杆，所述施力机构安装在支撑架的顶部，并且施力机构的施力端通过传力杆与软土盛放装置的加压板拆卸式连接，用于向加压板提供一沿筒体垂直轴向的压力；

抽真空装置，包括真空泵以及连通管，其中真空泵的吸入口通过连通管与密封试验腔连通，用于将密封试验腔抽成真空环境。

2.如权利要求1所述的一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，其特征在于：还包括用于测定软土性能参数的测试装置，所述测试装置包括用于测定软土压缩量的位移传感器、用于测定孔隙水压力的孔压传感器、用于测定土压力的土压传感器以及数据采集仪，所述位移传感器设置在加压板上，所述孔压传感器、所述土压传感器设置在软土内；所述位移传感器的信号输出端、所述孔压传感器的信号输出端以及所述土压传感器的信号输出端分别与所述数据采集仪的信号输入端电连接。

3.如权利要求1所述的一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，其特征在于：所述试验筒底端密封，上端边缘向外翻折形成一环形的上沿；所述试验筒内填充软土；所述试验筒的上端盖从上到下依次加装加压板和密封件，其中密封件用于实现土样与试验筒之间的密封。

4.如权利要求3所述的一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，其特征在于：所述试验筒包括筒体和底座，其中筒体底部与底座密封固接，形成下端封口上端敞口的结构，并在上端敞口处配装一用于密封的密封件和加载的加压板。

5.如权利要求4所述的一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，其特征在于：所述密封件为覆盖在软土表面的密封膜，密封膜边沿延伸覆盖在上沿表面，并通过螺栓、压在安装平台表面的盖板以及橡胶垫片与安装平台表面密封固接；密封膜贴紧试验筒内壁与加压板接触处，且留有额外折叠余量，保证加压板沿试验筒轴向下移时不破坏密封膜。

6.如权利要求5所述的一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，其特征在于：所述加压板上设有可连通加压板内外两侧的通孔螺栓，且通孔螺栓端部各配装一用于实现密封的密封垫以及用于固定的螺母，使通孔螺栓形成的开口通道为密封式通道。

7.如权利要求6所述的一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，其特征在于：试验筒内的软土中设有排水装置，其中排水装置的集水端通过集水管与通孔螺栓内端的连通口连通；通孔螺栓外端的连通口通过连通管与抽真空装置的吸入口管路连通。

8.如权利要求1所述的一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，其特征在于：所述施力机构包括偏心杠杆、平衡锤、砝码以及砝码盘，所述偏心杠杆铰接在支撑装置的顶端，其中偏心杠杆一端固装平衡锤，另一端安装用于放置砝码的砝码盘；偏心杠杆的非铰接处与传力杆的一端铰接，传力杆的另一端与加压板拆卸式连接。

9.如权利要求5所述的一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，其特征在于：所述支撑装置包括底座、拉杆和安装架，所述拉杆底端与底座固接，拉杆顶端安装安装架，并且安装架上设有用于铰接偏心杠杆的铰接部。

10.如权利要求5所述的一种用于软土预压法处理的室内多功能模型试验装置，其特征在于：所述筒体为圆形金属或不锈钢筒。