[发明专利]用于孔压分布测量的沉降柱试验仪及试验方法

说明书

技术领域

本发明是关于地基处理研究领域，特别涉及一种测量真空预压排水固结过程中不同半径不同高度处孔压变化的固结试验方法。

背景技术

随着我国城市化进程和建设事业的不断推进，长三角、珠三角等沿海经济发达地区兴建了大量的高速公路、高速铁路、机场、高层建筑等大型建筑物和构筑物。然而，由于地理历史原因，这些地区土质多为天然含水量高、天然孔隙比大、高压缩性、低渗透性深厚软黏土，这类土层强度低，地基承载力和稳定性不足，在用作地基时易造成建筑物大的沉降或不均匀沉降，使建筑物发生失稳破坏。因此，这些地区通常需要对软黏土地基进行处理。

真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，密封膜端部进行埋压处理，通过砂垫层内埋设的吸水管道，使用真空泵或其他真空手段抽真空，使其形成膜下负压，增加地基的有效应力。竖井排水固结法是目前众多软基处理方法中应用最为广泛的方法之一，通过在地基中打设竖向排水井(例如砂井、袋装砂井、塑料排水带等)，并结合一定的加载方式分级加载，逐步排出软黏土地基中的孔隙水，加快土体固结速度，缩短固结时间，最终实现快速增强地基土强度、提高地基承载力、减少工后沉降和不均匀沉降，保证上部结构稳定安全的目的。真空预压和竖井结合的处理方法由于处理时间短、施工简单安全、费用低等优点得到了广泛的使用。然而上述方法对粘性极强、含水量极高、压缩性极大的吹填淤泥地基而言，仍存在一些问题，使得处理效率不高。

因此，通过试验研究真空预压排水固结过程中的真空度变化和孔压变化规律，可以对实际工程的具体过程进行研究，提出合理安排真空预压过程和选择较为合适的排水板的建议，从而有助于提高地基处理的效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于孔压分布测量的沉降柱试验仪及其试验方法。其目的在于改进现有沉降柱试验实验数据获取较少及测量不够全面的缺点，测量真空预压排水固结过程中孔压沿径向和竖向的分布情况。

为解决上述问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于孔压分布测量的沉降柱试验仪，包括用于盛装土样的中空圆柱形试验箱和用于密封土样的土工布与塑料薄膜，以及用于测定土样沉降的沉降标；在试验箱中竖向设有固定在钢架上的排水板，中空的排水板上间隔设置多个真空度探头，在试验箱的底板上和侧壁上均匀分布多个孔压传感器；各真空度探头和孔压传感器均通过信号线连接至数据采集装置，数据采集装置与上位机相连；排水板的上端通过密闭接头与排水管相接，排水管的另一端接至真空泵，排水管上设真空表。

本发明中，所述试验箱放置在支座上，试验箱底板与支座之间设有用于调整试验箱水平的螺丝。

本发明中，所述孔压传感器的设置方式为：在试验箱底板上取数个等距间隔的圆形，沿圆形每隔30°开设一个孔槽，在试验箱侧壁上取数条等距间隔的圆周，沿圆周每隔30°开设一个孔槽；所述孔压传感器装设在各孔槽中，并以密封圈实现密封。

本发明进一步提供了利用前述试验仪进行沉降柱孔压分布测量的方法，包括下述步骤：

(1)将土样搅拌均匀，根据室内土工常规试验方法测量土样的基本物理参数；

(2)将土样装入试验箱中，在其表面铺设一层土工布；

(3)将固定在钢架上的排水板竖直插入试验箱中指定位置，将排水板的上端通过密闭接头与排水管相接，排水管的另一端接至真空泵；连接完成后，在密闭接头与排水管上方再铺设第二层土工布，然后铺设两层塑料薄膜进行密封；

(4)在塑料薄膜表面的中心和边缘位置分别布置沉降标，用于试验过程中实时量测土体表面的沉降量；

(5)开启真空泵进行抽真空，当孔压传感器所示压力值在一定时间内保持不变，或者沉降标保持在某一位置不再下降时，试验结束；

(6)整个试验过程中，通过数据采集系统搜集各个孔压传感器和真空度探头的测量数据并上传至上位机，实现测量数据的实时显示与数据汇总及分析。

本发明中，进行试验之前，在试验箱的内壁上涂抹疏水涂层，以减小样土固结过程中与内壁之间的摩擦。

本发明中，装填的土样高度在80-85mm之间，抽真空时保持膜下真空度最大值稳定在85kPa以上。