[发明专利]一种用于评价土体动力特性的振动装置的测试方法

说明书

本发明公布了一种用于评价土体动力特性的振动装置，包括振动模块与测试模块，振动模块包括电磁阀、气缸、弹簧、振动重块，测试模块包括侧壁摩擦筒、孔压过滤环和圆锥探头，探头通过压缩氮气瓶提供氮气，由直流/交流电机为系统供电，通过控制器控制探头振动，压力传感器、加速度传感器和地震检波器将信号反馈于控制器进行调节校正，并由计算机接收采集，实时绘制成图。另外，测试模块传感器记录动态锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力等数据，同时绘制于计算机。本发明可以连续、多频、可控地进行原位土体液化和循环软化试验，具有安全、方便、快速、准确、经济等特点，为岩土体动力特性评价提供快捷无损的检测工具，评估土体液化潜力和软化特性。

技术领域

本发明属于土体动力强度确定方法的技术领域，特别涉及一种用于评价土体动力特性的振动装置的测试方法。

背景技术

土体在地震等动力荷载下发生振动，土体的强度和变形特性受到影响，容易产生液化和循环软化现象，对地基及建构筑物的安全和稳定造成严重威胁。振动液化是造成场地地震破坏的首要原因之一，是饱和土在动力荷载下丧失原有强度，由于孔隙水压力上升，有效应力减小，土体从固态到液态的变化现象，表现为砂沸、流滑、循环流动性等形式，引发场地地面结构破坏、地下设施上浮或破坏、路基变形过大失稳以及地面不均匀沉降现象。循环荷载作用下，饱和软黏土孔压不断上升，引起土体刚度、强度软化，即循环软化现象，导致土体结构破坏，进而导致上覆建构筑物显著倾斜、突发性震陷及不均匀沉降。

土体动力特性的评估一直受到重视，是岩土工程场地调查必不可少的内容之一。现有的动力特性评估方法通常采用经验方法和室内试验方法。由于经验方法依赖于区域土体性质，而室内试验取样产生扰动，操作、仪器产生较大误差，成本过高、分析周期过长。

静力触探技术至今已有80多年的历史，静力触探技术是指利用压力装置将带有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测试土的锥尖阻力、侧壁摩阻力等，可确定土的某些基本物理力学特性。国际上广泛应用静力触探，部分或全部代替了工程勘察中的钻探和取样。近几年随着传感器技术的快速发展，出现了很多新的静力触探技术，这些技术能够快速、准确地获得土体动力工程特性。国外已将之应用于岩土工程领域。我国在新型静力触探传感器的研究起步比较晚，目前国内还不存在集成一体的原位检测土体动力特性的装置。故提出一种原位振动的振动装置及其测试方法，用于精确评价土体动力工程特性。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种用于评价土体动力特性的振动装置的测试方法，利用振动装置能够进行原位振动，模拟地震波传递，有效地判定土体液化潜力及软化特性，并且能够精确判断土体动力强度。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于评价土体动力特性的振动装置，包括振动模块与测试模块，所述振动模块包括电磁阀、气缸、弹簧、振动重块，所述电磁阀连接气缸，气缸的活塞杆连接振动重块，所述弹簧设置在活塞杆外侧，振动重块下方通过螺栓与测试模块连接，气缸无杆腔连接有压力传感器，在振动重块中设置有垂直地震检波器和水平地震检波器；所述测试模块包括侧壁摩擦筒、孔压过滤环和圆锥探头，所述孔压过滤环和圆锥探头设置在侧壁摩擦筒的下方，侧壁摩擦筒内部设有加速度传感器、地震检波器、孔隙水压力传感器。

其工作原理是：

圆锥探头通过压缩氮气瓶提供氮气，由直流/交流电机为系统供电，并通过控制器控制圆锥探头振动，压力传感器、加速度传感器和地震检波器将信号转换为电信号通过电缆线传输，经信号放大处理，反馈于控制器进行调节校正，并由计算机接收采集，实时绘制成图；另外，测试模块传感器记录动态锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力的数据，同时绘制于计算机。

一种用于评价土体动力特性的振动装置的测试方法，包括以下步骤：