[发明专利]一种微幅振动岩土动力沉降实验仪器及使用方法

权利要求书

1.一种微幅振动岩土动力沉降实验仪器，其特征在于，包括模型箱、动力加载装置、湿度监测系统、湿度调整系统、沉降监测系统与控制系统；

模型箱内装有土体，土体上方设置加荷上盖(9)，加荷上盖(9)设置于模型箱内，加荷上盖(9)与动力加载装置连接；湿度调整系统与外部水源相连，并且湿度调整系统设置于模型箱上；动力加载装置、湿度监测系统、沉降监测系统均与控制系统相连，模型箱底部开口，并且模型箱底部开口处设置有透水板(4)，模型箱设置在基座(1)上；控制系统包含数据采集器(28)、数据处理器(29)与控制主机(30)；数据采集器(28)与沉降监测系统连接，数据采集器(28)与数据处理器(29)连接并向数据处理器(29)输入所采集试验数据；数据处理器(29)将试验数据处理后传输至控制主机(30)，动力加载装置、湿度监测系统均与控制主机(30)连接；

其中，动力加载装置包括油压泵箱(12)、伺服作动器(13)、加荷杆(14)与加载支架(15)；加载支架(15)上设置有混凝土支板(16)，混凝土支板(16)能够沿加载支架(15)上下移动，加载支架(15)固定于型钢外框架(3)上；

湿度调整系统包括补水槽(20)、分流器(21)、补水导管(23)与吸水纤维(24)，模型箱一侧壁上设置补水槽(20)，补水槽(20)底端设置有分流器(21)，土体内设置有若干层吸水纤维(24)，每层吸水纤维(24)上设置有带有若干出口的补水导管(23)，补水导管(23)均与分流器(21)相连。

2.根据权利要求1所述的一种微幅振动岩土动力沉降实验仪器，其特征在于，模型箱的四个侧壁均采用有机玻璃板(2)；透水板(4)的渗透系数大于土体的渗透系数，透水板(4)与基座(1)之间形成排水通道，并且排水通道上设置有第一排水阀(5)，在排水条件下水经透水板(4)排出模型箱；基座(1)与地面接触部分贴附橡胶减震垫层(8)。

3.根据权利要求1所述的一种微幅振动岩土动力沉降实验仪器，其特征在于，模型箱四周设置有型钢外框架(3)，型钢外框架(3)架设于基座(1)。

4.根据权利要求1所述的一种微幅振动岩土动力沉降实验仪器，其特征在于，沉降监测系统包括压力传感器(25)、位移传感器(26)与若干柔性位移计(27)；伺服作动器(13)下端设置有加荷盘，压力传感器(25)与位移传感器(26)均设置于伺服作动器(13)下端的加荷盘内；若干柔性位移计(27)设置在土体内，用于监测不同深度土体沉降变化。

5.根据权利要求1所述的一种微幅振动岩土动力沉降实验仪器，其特征在于，油压泵箱(12)经高压管路与伺服作动器(13)连接；伺服作动器(13)与控制主机(30)相连，加载支架(15)设置在模型箱上，伺服作动器(13)设置在混凝土支板(16)上，加载支架(15)用于支撑伺服作动器(13)，伺服作动器(13)下端设置有加荷杆(14)，加荷杆(14)伸入到模型箱内部与加荷上盖(9)相连。

6.根据权利要求5所述的一种微幅振动岩土动力沉降实验仪器，其特征在于，加荷上盖(9)上表面设置有球形凹槽加荷点(10)，并且凹槽加荷点(10)位于加荷上盖(9)的几何中心，加荷杆(14)底端呈球形，凹槽加荷点(10)四周安装有用于固定加荷杆(14)底端的锁扣固定夹(11)。

7.根据权利要求1所述的一种微幅振动岩土动力沉降实验仪器，其特征在于，湿度监测系统包括AD转换器(18)、传感控制器(19)与若干温度传感器探针(17)；若干温度传感器探针(17)布设于土体内，并与AD转换器(18)相连，AD转换器(18)与传感控制器(19)相连；传感控制器(19)与控制主机(30)连接。

8.根据权利要求1所述的一种微幅振动岩土动力沉降实验仪器，其特征在于，补水导管(23)与分流器(21)之间设置有第二排水阀(22)。

9.一种基于权利要求4所述的微幅振动岩土动力沉降实验仪器的使用方法，其特征在于，湿度调整系统对土体进行补水以达到设定湿度值；湿度监测系统经控制主机(30)对模型箱内土体含水率进行实时监测，控制主机(30)设定动荷载施加值、加载频率与时长并启动试验，通过动力加载装置对土体进行动载荷施加，压力传感器(25)实时监测动力荷载施加值，位移传感器(26)实时监测加荷杆位移值，柔性位移计(27)实时监测不同深度处土体位移变化值；数据采集器(28)实时接收沉降监测系统的监测试验数据，并传输至数据处理器(29)；数据处理器(29)将设定基准动荷载后的试验数据经分析软件进行筛分处理，并通过参数分析模块进行差值分析，剔除错误数据，并将相应数据传输至控制主机(30)，控制主机(30)将不同湿度土体环境下的动荷载数据分别与相对应加荷杆移动位移数据、不同深度处土体位移变化数据进行拟合，形成曲线，该曲线能够预测不同含水率土体环境受长期地表循环动载作用下的沉降变化趋势。