[发明专利]一种振动电渗联合作用下的砂、土固结试验装置及方法

权利要求书

1.一种振动电渗联合作用下的砂、土固结试验装置，其特征在于：包括试验台、试验箱及支架；所述试验箱位于试验台上，试验箱采用矩形箱体，在试验箱的内部设置有透水隔离内套，透水隔离内套采用矩形内套，透水隔离内套用于填装砂土试样；所述试验箱的左箱壁与透水隔离内套之间的空间设为第一集水腔，试验箱的右箱壁与透水隔离内套之间的空间设为第二集水腔；在所述第一集水腔内设有左传力板，所述透水隔离内套的左套面与左传力板抵靠接触；在所述第二集水腔内设有右传力板，所述透水隔离内套的右套面与右传力板抵靠接触；在所述左传力板和右传力板上分布有若干透水孔；在所述透水隔离内套的内部设有一对主电极板，包括左主电极板和右主电极板，在左主电极板和右主电极板上分布有若干透水孔；所述左主电极板与透水隔离内套的左套面抵靠接触，且透水隔离内套的左套面被左传力板及左主电极板夹在中间；所述右主电极板与透水隔离内套的右套面抵靠接触，且透水隔离内套的右套面被右传力板及右主电极板夹在中间；在所述第一集水腔的底部开设有第一排水孔，在第一排水孔处安装有第一排水管，在第一排水管上安装有第一阀门，在第一排水管下方设置有第一排水量测量容器；在所述第二集水腔的底部开设有第二排水孔，在第二排水孔处安装有第二排水管，在第二排水管上安装有第二阀门，在第二排水管下方设置有第二排水量测量容器；在所述支架分别安装有第一激振器和第二激振器；所述第一激振器通过振动传导支架与左传力板相固连，所述第二激振器通过振动传导杆与右传力板相固连，且振动传导支架和振动传导杆均采用长度可调结构；在所述透水隔离内套的内部还设有一对副电极板，包括前副电极板和后副电极板；所述前副电极板与透水隔离内套的前套面抵靠接触，且透水隔离内套的前套面被前副电极板及试验箱的前箱壁夹在中间；所述后副电极板与透水隔离内套的后套面抵靠接触，且透水隔离内套的后套面被后副电极板及试验箱的后箱壁夹在中间。

2.根据权利要求1所述的一种振动电渗联合作用下的砂、土固结试验装置，其特征在于：所述左主电极板和右主电极板结构相同，均由三块独立的电极板拼装构成，且三块独立的电极板之间通过绝缘材料进行隔离。

3.根据权利要求1所述的一种振动电渗联合作用下的砂、土固结试验装置，其特征在于：在所述透水隔离内套的内部设有超声波测速机构，超声波测速机构的超声波发射端和超声波接收端分别安装在前副电极板和后副电极板上；通过所述超声波测速机构测量砂土试样中的实时波速，通过测得的实时波速确定砂土试样的实时含水率，具体通过以下关系式进行计算确定：u＝320+980e^-0.047θ或式中，u为波速，θ为含水率。

4.根据权利要求1所述的一种振动电渗联合作用下的砂、土固结试验装置，其特征在于：在所述透水隔离内套的内部设有若干综合测量桩，在综合测量桩内分别安装有电势传感器、孔隙水压力传感器和温度传感器；所述综合测量桩竖直设置，综合测量桩底部与试验箱的底部箱板相固连。

5.一种振动电渗联合作用下的砂、土固结试验方法，采用了权利要求1所述的振动电渗联合作用下的砂、土固结试验装置，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：制备饱和状态的砂土试样；

步骤二：将透水隔离内套放入试验箱内，使透水隔离内套的四个套面分别与左传力板、试验箱前箱壁、右传力板及试验箱后箱壁抵靠接触，然后通过振动传导支架将左传力板的位置进行固定，同时通过振动传导杆将右传力板的位置进行固定；

步骤三：分别将左主电极板、右主电极板、前副电极板及后副电极板安装到位；

步骤四：分别将超声波测速机构的超声波发射端和超声波接收端安装到位，同时将综合测量桩安装到位；

步骤五：将制备好的砂土试样装填到透水隔离内套中，直到达到设定高度；

步骤六：砂土试样在自身重力作用下进行静载固结，砂土试样中排出的水分由第一排水量测量容器和第二排水量测量容器进行共同收集和测量；

步骤七：当砂土试样达到静载固结稳定状态后，同步启动第一激振器和第二激振器，按照设定值输出激振频率、激振力和初相，并使砂土试样内形成驻波，同时按照设定电压施加电场，并通过第一排水量测量容器和第二排水量测量容器对砂土试样中排出的水分进行收集和测量；

步骤八：按照步骤一至步骤七进行下一次试验，并调整振动和电场的施加状态，完成后续对比试验。