[发明专利]一种用于研究软黏土热固结效应的模型试验装置及方法

说明书

本发明涉及岩土工程和地基相关技术领域，尤其是涉及一种用于研究软黏土热固结效应的模型试验装置及方法。本发明所提供的模型试验装置操作简便，且可进行双面快速排水，并且可以研究升温对于软黏土固结过程的影响，从而研究软黏土的热固结效应。本发明所提供的基于模型试验装置的试验方法，设计合理，流程简单，便于操作，能够保证试验结果的准确性。本发明首次提出了通过模型试验标定热固结效应对土体固结影响的温度放大系数及其标定方法，可以为软土地基处理工程设计提供新的工法及设计方法。

技术领域

本发明涉及岩土工程和地基相关技术领域，尤其是涉及一种用于研究软黏土热固结效应的模型试验装置及方法。

背景技术

我国浙江省和江苏省沿海区域，尤其是在浙江省，沿海区域浅层40m土体大多为淤泥质黏土，这些黏土具有孔隙比大、含水量大、强度低、灵敏度高、结构性强、压缩性高、渗透系数低等特点，且具有高触变性。随着港口物流、滨海旅游等的发展，港口建设等工程建设增多，而沿海区域软土地基不能直接作为建筑物的基础，需进行地基处理。另一方面，航道、江河、湖泊的疏浚淤泥或近海海域的淤泥、粉土和淤泥质粉质粘土常用来进行滨海区域滩涂吹填，吹填软黏土作为欠固结土同样需要进行地基处理。目前关于软黏土的地基处理方法中，常采用排水固结法，且此种方法对吹填软黏土的处理具有很好的效果。

排水固结法是软黏土中打设塑料排水板或砂井，表层铺设砂垫层，使之形成径向和竖向排水通道；而后通过堆载预压或者真空抽气形成负压的方法，施加固结压力；最后软黏土经过固结排水，抗剪强度和地基承载力提高。

鉴于吹填软黏土高含水率等性质，日本部分学者认为，对于吹填软基的处理不应仅限于吹填土填筑之后，如果能在吹填过程中采用一些有利于固结的措施，则会获得更好的加固效果和经济效果。而温度作为影响土体性质的一个因素，在温度升高后会提高软黏土的表观渗透系数，使得软黏土的固结系数增大，达到加快土体固结的效果。而目前对于软黏土热固结效应的研究大多数基于单元试验，对于软黏土在模型尺度的热固结效应研究开展较少，因此，建立软黏土热固结效应研究的室内模型试验装置，能够顺利开展室内模型试验研究，相对于单元试验更加可靠和精确，且具有重要的工程意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于研究软黏土热固结效应的模型试验装置，能够满足软黏土的热固结效应的室内模型试验研究要求。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种用于研究软黏土热固结效应的模型试验装置，所述模型试验装置包括模型槽，所述模型槽底部均匀地铺设有砂砾石排水层，所述模型槽底部的外侧壁上设有排水阀，所述排水阀的一端埋入至砂砾石排水层中，所述砂砾石排水层上部铺设于底层土工布，所述底层土工布上铺设软黏土，所述软黏土上铺设加载板，所述加载板上设有多个预留孔；所述加载板上均匀地设有加载块；所述模型试验装置还包括加热器，所述加热器穿过一个预留孔并穿入至软黏土中，所述加热器的上端连接有钢索，所述钢索的另一端固定至钢架上，所述钢架的两端分别设置在模型槽的边沿上，所述加热器与温度控制器相连接；所述模型试验装置还包括孔压传感器和温度传感器，所述孔压传感器和温度传感器穿入至软黏土中且设置在固定钢丝上，所述固定钢丝的另一端穿过加载板的预留孔并固定至钢架上；所述钢架和加载板之间设有位移传感器，所述孔压传感器、温度传感器和位移传感器经传感器数据线分别与数据采集器相连接。

在采用以上技术方案的基础上，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本发明的优选技术方案，所述软黏土和加载板之间铺设有顶层土工布，所述加载板上设有多个排水孔。

作为本发明的优选技术方案，所述孔压传感器和温度传感器设置在传感器固定盒内，所述传感器固定盒固定至固定钢丝上。

作为本发明的优选技术方案，所述钢架上均匀间隔地设有多个固定钢丝，所述固定钢丝的下部设有孔压传感器和温度传感器。