[发明专利]一种砂土颗粒梯度疲劳液化实验装置及方法

权利要求书

1.一种砂土颗粒梯度疲劳液化实验装置，其特征在于：包括砂土试样装载容器、水装载容器、溢流砂土收集容器、溢流水收集量杯及底座；所述砂土试样装载容器及水装载容器均通过底座上表面的沉头孔固定放置于底座上，水装载容器底部开设有出水孔，在所述砂土试样装载容器底部开设有进水孔，砂土试样装载容器的进水孔与水装载容器的出水孔之间通过管道相连通，在管道上依次安装有调节阀、流速表及流量表；在所述砂土试样装载容器中上部开设有溢流孔，溢流孔外接有溢流弯管；所述溢流砂土收集容器通过支架固定放置于底座上，在溢流砂土收集容器内安装有过滤网，在过滤网下方的溢流砂土收集容器底部开设有排水孔，排水孔外接有竖直向的排水管，所述溢流水收集量杯位于排水管正下方，溢流水收集量杯通过底座上表面的沉头孔固定放置于底座上；所述底座固定安装于振动台上。

2.根据权利要求1所述的一种砂土颗粒梯度疲劳液化实验装置，其特征在于：在所述砂土试样装载容器的内壁上固装有若干孔隙水压力传感器，且若干孔隙水压力传感器沿高度方向均匀布置。

3.根据权利要求1所述的一种砂土颗粒梯度疲劳液化实验装置，其特征在于：当所述砂土试样装载容器中装填好砂土试样后，在砂土试样中竖直插装有一根透明毛细管，且透明毛细管插入砂土试样的深度至少为透明毛细管管体长度的1/3。

4.一种砂土颗粒梯度疲劳液化实验方法，采用了权利要求1所述的砂土颗粒梯度疲劳液化实验装置，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：采集砂土试样，并测量砂土试样的物性指标，物性指标包括比重、最大孔隙比、最小孔隙比、最大密度及最小密度；

步骤二：按照设定好的粒径范围对砂土试样进行筛分，再将筛分好的砂土试样平均分成若干份；

步骤三：任取一份砂土试样装填入砂土试样装载容器中，并按照设定好的相对密实度处理砂土试样，同时测量出砂土试样的初始孔隙比，当砂土试样装填结束后，保证砂土试样的上表面与溢流孔的下端相切；

步骤四：将透明毛细管竖直插入砂土试样内，且插入深度至少为透明毛细管管体长度的1/3；

步骤五：开启调节阀，同时调整调节阀的开度，使注水流速和注水流量满足设定要求，保证水装载容器中的水稳定的通过管道进入砂土试样装载容器中；

步骤六：观测注水过程中砂土试样的浸润线和饱水线的动态演化过程，同时采集浸润线和饱水线的分布数据；

步骤七：当溢流孔中有水流持续溢出时，说明砂土试样达到饱和状态，此时关闭调节阀，同时透明毛细管中的液面高度也达到稳定，然后将溢流水收集量杯中收集的饱和溢出水倒回水装载容器内进行重复利用；

步骤八：设定一组振动参数，振动参数包括振幅、振动频率、振动强度和振动方式，然后启动振动台；

步骤九：当溢流孔中有水砂混合物持续溢出时，则作为液化现象开始出现的标志，在振动加载过程中，观测透明毛细管内液面高度的变化过程以及透明毛细管的倾斜过程，直到溢流孔再无水砂混合物溢出以及透明毛细管停止倾斜时，关闭振动台，然后记录下液化时长、沉降量及孔隙水压数据；

步骤十：将溢流砂土收集容器中过滤下来的砂土颗粒物取出，再进行烘干，然后对烘干后的砂土颗粒物进行称重，同时记录下溢流水收集量杯测得的溢出水量；

步骤十一：重复步骤三至步骤十，同时调整砂土试样的相对密实度和振动台的振动参数，完成多组平行对比实验。