[实用新型]一种基于超声振动加速固化可液化砂土试验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于岩土工程中地基处理领域，尤其涉及一种基于超声振动加速固化可液化砂土试验装置。

背景技术

将水玻璃溶液和氯化钙溶液混合可以产生硅酸钙沉淀，此硅酸钙沉淀可以加固可液化砂土地基。目前水玻璃固化可液化砂土的方法主要有两种：（1）第一种是单液法，即将水玻璃和氯化钙配成一种液体注入土体；（2）第二种方法是双液法，即在土中交替注入水玻璃溶液和氯化钙溶液，两种液体在土中相遇发生反应，生成硅酸钙沉淀。上述第一种方法的问题在于容易在注液出口附近形成堵塞；上述第二种方法的问题在于硅酸钙溶液和氯化钙溶液利用不充分，因为只有部分溶液混合生成硅酸钙沉淀。因此让水玻璃溶液和氯化钙溶液加速混合扩散，同时减缓注液口附近的堵塞显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述现有技术存在的固化溶液利用效率低及注液口附近容易堵塞的问题，本实用新型提供了一种可以让水玻璃溶液和氯化钙溶液加速混合扩散，同时减缓注液口附近的堵塞的基于超声振动加速固化可液化砂土的试验装置。

本实用新型的技术方案：一种基于超声振动加速固化可液化砂土试验装置，包括真空抽气装置、超声波发射装置、侧边开孔的细管注射装置、水玻璃溶液及氯化钙溶液储存装置、液体收集容器和盛放砂土地基模型的模型箱，

所述真空抽气装置包括真空泵和铺设在砂土地基模型上的有机塑料薄膜，所述有机塑料薄膜与模型箱密封连接，以保证真空泵工作时砂土地基模型与外界不连通，所述真空泵把砂土地基模型中的空气和液体抽走，以此引导水玻璃溶液及氯化钙液体通过侧边开孔的细管注射装置进入砂土地基模型中；

所述超声波发射装置套在侧边开孔的细管注射装置上，所述液体收集容器与真空泵的排放口连通；

侧边开孔的细管注射装置包括若干注射水玻璃溶液的水玻璃溶液注射细管和若干注射氯化钙溶液的氯化钙溶液注射细管，所述水玻璃溶液注射细管和氯化钙溶液注射细管位于沙土地基模型内；

所述水玻璃溶液及氯化钙溶液储存装置包含两个容器，分别为水玻璃溶液储存容器和氯化钙溶液储存容器，所述水玻璃溶液储存容器内装水玻璃溶液并与水玻璃溶液注射细管相连，所述氯化钙溶液储存容器内装氯化钙溶液并与氯化钙溶液注射细管相连。

在真空泵的作用下两个容器内的溶液顺着侧边开孔的细管注射装置注入砂土地基模型，同时超声波发射装置产生的超声波纵波加速水玻璃溶液和氯化钙溶液混合，砂土地基模型中充满水玻璃和氯化钙反应后生成的硅酸钙沉淀，同时减缓注液口附近的硅酸钙堵塞。

优选地，所述真空抽气装置、超声波发射装置、侧边开孔的细管注射装置、水玻璃溶液及氯化钙溶液储存装置和液体收集容器之间为可拆卸连接。

优选地，所述真空泵通过抽真空管与沙土地基模型连通，所述抽真空管一端连接真空泵，另一端穿过有机塑料薄膜插入砂土地基模型中；所述模型箱为立方体状透明有机玻璃箱，所述透明有机玻璃箱尺寸为：长250mm，宽250mm，高250mm。

立方体状透明有机玻璃利用玻璃胶粘合在一起能够紧密的结合，在真空泵与有机塑料薄膜的作用下不漏气。

优选地，所述水玻璃溶液注射细管通过水玻璃溶液供给管与水玻璃溶液储存容器连接，所述氯化钙溶液注射细管通过氯化钙溶液供给管与氯化钙溶液储存容器连接。

优选地，所述水玻璃溶液供给管通过一水玻璃溶液总管分别与多个水玻璃溶液注射细管连接，所述氯化钙溶液供给管通过一氯化钙溶液总管分别与多个氯化钙溶液注射细管连接。

优选地，所述超声波发射装置是轴向极化的圆管状压电陶瓷块，所述圆管状压电陶瓷块沿圆管长轴方向极化。

当液体由侧边开孔的细管注射装置注入砂土中时，圆管状压电陶瓷块开始轴向伸缩振动产生超声波纵波。

优选地，每个水玻璃溶液注射细管和氯化钙溶液注射细管上均设有若干侧边孔，每个侧边孔下方均套有圆管状压电陶瓷块。

优选地，所述水玻璃溶液注射细管和氯化钙溶液注射细管间隔设置，且水玻璃溶液注射细管和氯化钙溶液注射细管的长度为300mm，外径为4mm，内径为2mm，在注射细管的侧壁每隔60mm开一对直径为2mm的圆孔作为侧边孔；每两个细管的间距为3倍外径。

优选地，所述圆管状压电陶瓷块沿长轴方向长度为同一注射细管上相邻两个侧边孔间距的1/5，且圆管状压电陶瓷块为PZT压电陶瓷，所述抽真空管与有机塑料薄膜连接处设有密封圈。

一种基于超声振动加速固化可液化砂土试验装置的试验方法，包括下述步骤