[发明专利]一种土质地基环境原位条件试样养护装置及方法

说明书

本发明公开了一种土质地基环境原位条件试样养护装置及方法，本发明通过围护土体包裹试样，更加接近实际环境。上、下隔板均设置有预留孔，通过在上隔板处加水可以实现水分由上向下的入渗，模拟降雨环境；通过向储水瓶中加水可以实现水分由下向上的入渗，可以模拟毛细压力诱导的水分入渗过程。下隔板边缘设置有跟外部大气压连通的通气管，可以避免由储水瓶注水时产生气囊，改变围护土体下部的边界条件。

技术领域

本发明属于试验装置领域，具体涉及一种土质地基环境原位条件试样养护装置及方法。

背景技术

室内土工试验一直是地基基础工程相关学科的核心研究手段，通过相应的试验设备可以模拟地基土体在不同应力路径下的响应规律，从而为工程设计及施工提供参考。因此，室内土工试验已经成为当前相关领域科研人员工作开展的必备手段。

诸如动三轴仪、空心圆柱扭剪仪等各类土工测试仪器设计的宗旨是尽量准确地重现地基土体在承受外荷载作用下的真实应力或应变状态，其关注点是试样在承受荷载过程中的力学响应，忽略了真实情况下可能存在的间歇期对地基土体物理力学状态的影响。例如，常规情况下研究长期列车荷载作用下地基土体动力响应规律时，往往通过对单个试样进行一定次数的连续的循环加载来标定其动力响应相关参数。但实际情况是列车并不是一直通行的，相邻两次列车通行之间可能存在持时不定的间歇期。同时，间歇期内降水、地下水位变化、气温变化等因素可能会对地基土体的微观结构产生影响。实际地基土体是处在外部荷载作用与外部环境作用的共同影响之下的，但现有的测试条件往往难以描述上述两方面因素的叠加效应对土体的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种土质地基环境原位条件试样养护装置及方法，能够从土体的上部和下部同时渗水，重现效果好并且可重复利用。

为了达到上述目的，一种土质地基环境原位条件试样养护装置，包括养护室，养护室内的底部设置有若干垫块，垫块上设置有下隔板，下隔板上方设置有上隔板，下隔板和上隔板间设置有围护土体，围护土体包裹试样，下隔板和上隔板上开设有若干预留孔，养护室内设置有插入垫块与养护室底部的空腔内的通气管，通气管的顶部伸出上隔板与外界连通，上隔板上设置有若干配重块，养护室侧壁上开设有用于给垫块与养护室底部的空腔内注水的进出水口。

养护室置于保温桶内，保温桶内填充有水，水的液面高于上隔板，低于养护室顶面，进出水口连接储水瓶，储水瓶瓶口与空气连通。

保温桶内设置有电热棒和温度传感器。

保温桶上设置有溢流口，溢流口低于养护室顶部。

保温桶旁设置有水箱，水箱内的水通过水泵抽入保温桶中，水泵的抽水端连接水管，水管插入水箱中的水中，水泵的出水端置于保温桶上方。

围护土体内设置有水分传感器。

围护土体与下隔板和上隔板间均设置有滤纸。

一种土质地基环境原位条件试样养护装置的搭建方法，包括以下步骤：

步骤一，在下隔板上填筑围护土体，围护土体分层填筑并用捣实；填筑至标高时埋设试样，继续填充围护土体，直至完成围护土体填筑，将围护土体整平之后盖上上隔板；

步骤二，在上隔板上均匀放置与预设围压对应重量的配重块；

步骤三，根据渗水条件在上隔板或下隔板的预留孔均匀向养护室中加水，之后开始养护；

步骤四，养护结束后，从围护土体中取出试样，清除表面浮土后保存。

需要高于室温环境时，将养护室放置在保温桶内，并在水中放置电热棒和温度传感器；

开启电热棒，当水温达到所需温度时，关闭电热棒，进行步骤三。