專利名稱：電滲-真空-加載聯(lián)合固結(jié)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟黏土快速固化試驗(yàn)裝置，屬于土木工程中巖土工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，沿海一帶的基礎(chǔ)建設(shè)也在不斷完善，與此同時(shí)涌現(xiàn)出的大量軟黏土地基急需處理。堆載預(yù)壓及真空預(yù)壓法加固地基是目前通常采用的軟土地基加固法。但對(duì)于高黏粒含量、低滲透性的軟黏土，堆載及真空預(yù)壓排水加固效果不佳。近年來有人將電滲法與傳統(tǒng)排水固結(jié)法聯(lián)合應(yīng)用于軟黏土地基的加固，取得了良好的效果。電滲法是采用在土體中插入電極，施加直流電后使土體中的孔隙水在電場(chǎng)作用下從陽極向陰極移動(dòng)，達(dá)到土體排水固結(jié)目的。1939年，Casagrand第一次將電滲法應(yīng)用到巖土工程中。之后各國學(xué)者在電滲加固機(jī)制與應(yīng)用方面開展了大量的研究工作。但目前對(duì)電滲-真空-加載聯(lián)合作用加固軟基的作用機(jī)理及實(shí)際工程設(shè)計(jì)問題研究還不完善，施工主要靠工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，從而限制了該方法的推廣應(yīng)用。在本發(fā)明之前，中國專利ZL200810163315.2、CN201210006833.X 和CN201210479012.8先后公開了用于軟土地基加固的室內(nèi)試驗(yàn)裝置:電滲-加載聯(lián)合固結(jié)儀、真空電滲聯(lián)合固結(jié)試驗(yàn)儀和復(fù)式真空負(fù)壓軟基加固室內(nèi)模擬分析儀。前兩者不能同時(shí)考慮電滲-真空-加載三者的聯(lián)合作用，且杠桿式加載方式無法保證給土樣施加垂直恒定壓力；后者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本造價(jià)較高，且復(fù)式模型較大，一次試驗(yàn)耗費(fèi)較大人力、物力，從研究電滲-真空-加載聯(lián)合作用機(jī)理角度出發(fā)不適合推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有試驗(yàn)裝置的缺點(diǎn)或不足，本發(fā)明提供了一種軸對(duì)稱電滲-真空-加載聯(lián)合固結(jié)儀。該發(fā)明操作簡(jiǎn)單，成本低，可以對(duì)不同土樣開展電滲-真空-加載三者聯(lián)合、兩者聯(lián)合或單獨(dú)作用的試驗(yàn)研究，其電極排布方式可以根據(jù)工程實(shí)際或室內(nèi)試驗(yàn)需要按四邊形、六邊形或軸對(duì)稱方式進(jìn)行布置。同時(shí)可以對(duì)土樣在固結(jié)過程中孔壓、電勢(shì)、沉降量等土性參數(shù)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而定量分析固結(jié)效果，為在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供可靠的設(shè)計(jì)參數(shù)。本發(fā)明所述電滲-真空-加載聯(lián)合固結(jié)儀，包括固結(jié)容器，直流電源，加載系統(tǒng)，真空系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)。其特征在于:固結(jié)容器由圓桶形容器體，容器上蓋，壓力隔板和密封圈組成，固結(jié)容器放置在試驗(yàn)臺(tái)上，圓桶形容器體底部的排水管從試驗(yàn)臺(tái)預(yù)留圓孔穿過，通過連接管與汽水分離瓶或量筒相連，在放置土樣的圓桶形容器體中軸處設(shè)有陰極排水管，靠近桶壁處設(shè)有陽極，陰極排水管和陽極分別通過導(dǎo)線與直流電源連接，4個(gè)孔壓傳感器按預(yù)先設(shè)定的位置埋入試驗(yàn)土樣中，連接在孔壓傳感器上的電纜線穿過壓力隔板插孔和容器上蓋上的導(dǎo)管與孔壓顯示器連接，5個(gè)電勢(shì)測(cè)量探針從壓力隔板上的插孔插入土樣，連接在電勢(shì)測(cè)量探針上的導(dǎo)線穿過容器上蓋上的導(dǎo)管與萬能表連接，圓桶形容器體和容器上蓋連接處包裹一層密封圈，加載系統(tǒng)采用氣缸式加載，加載氣缸通過加載鋼球、加載墊塊、容器上蓋以及壓力隔板將壓力傳遞到土樣上，百分表測(cè)量頭頂在加載墊塊上。所述圓桶形容器體、容器上蓋和壓力隔板由絕緣的有機(jī)玻璃制作。所述容器蓋外圍和中心位置分別設(shè)有一定深度的圓環(huán)形凹槽和圓形凹槽；環(huán)形凹槽外徑與圓桶容器外徑相等，內(nèi)徑距陽極2cm ;圓環(huán)形凹槽頂部設(shè)有導(dǎo)線管，圓形凹槽直徑略大于陰極排水管直徑。所述陰極排水管采用不銹鋼管，沿長(zhǎng)度方向每隔5mm設(shè)置一個(gè)排水孔，并用土工布包裹起反慮作用；陽極采用不銹鋼條或碳棒，并用導(dǎo)線串聯(lián)。所述壓力隔板中心設(shè)有陰極管插孔，周圍設(shè)有24個(gè)陽極插孔，并分別沿軸向設(shè)有4個(gè)孔壓傳感器插孔和5個(gè)電勢(shì)量測(cè)孔。所述汽水分離瓶上帶有刻度。本發(fā)明可根據(jù)需要開展單純電滲，單純真空，單純加載，電滲-真空聯(lián)合，電滲-加載聯(lián)合，真空-加載聯(lián)合，電滲-真空-加載聯(lián)合作用以及間歇性通電情況下的固結(jié)試驗(yàn)。


圖1為本發(fā)明整體裝置示意圖；· 圖2為本發(fā)明固結(jié)容器示意 圖3為本發(fā)明壓力隔板示意圖。圖中，1、固結(jié)容器；2、試驗(yàn)臺(tái)；3、加載框架；4、空氣壓縮機(jī)或氮?dú)馄浚?、加載氣缸；
6、減壓閥；7、壓力表；8、加載鋼球；9、加載墊塊；10、直流電源；11、電源導(dǎo)線；12、真空泵；13、真空表；14、汽水分離瓶；15、萬能表；16、電勢(shì)測(cè)量頭；17、量筒；18、孔壓顯示器；19、孔壓電纜線；20、支架；21、百分表；22、連接管；23、圓桶形容器體；24、容器上蓋；25、壓力隔板；26、陰極排水管；27、陽極；28、孔壓傳感器；29、電勢(shì)測(cè)量探針；30、密封圈；31、陽極連接導(dǎo)線；32、導(dǎo)線管；33、排水管；34、陰極排水管插孔；35、陽極插孔；36、孔壓管插孔；37、電勢(shì)探針插孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明。如圖1所示，電滲-真空-加載聯(lián)合固結(jié)儀包括固結(jié)容器1，直流電源10，加載系統(tǒng)，真空系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)。加載系統(tǒng)采用氣缸加載，包括試驗(yàn)臺(tái)2，加載框架3，加載氣缸5，空氣壓縮機(jī)4，減壓閥6，壓力表7，加載鋼球8和加載墊塊9。直流電源5通過導(dǎo)線和導(dǎo)線管分別與陰極排水管26和陽極連接27。真空系統(tǒng)由真空泵12，汽水分離瓶14和真空表13組成。測(cè)量系統(tǒng)包括孔壓傳感器28，孔壓顯示器18，電勢(shì)測(cè)量探針29，萬能表15，百分表21和量筒17。如圖2所示，固結(jié)容器I由圓桶形容器體23，容器上蓋24，壓力隔板25和密封圈30組成。圓桶形容器體23、容器上蓋24和壓力隔板25采用絕緣的有機(jī)玻璃制作。容器蓋外圍和中心位置分別設(shè)有一定深度的圓環(huán)形凹槽和圓形凹槽，環(huán)形凹槽外徑與圓桶容器外徑相等，內(nèi)徑距陽極2cm，圓環(huán)形凹槽頂部設(shè)有導(dǎo)線管。圓桶形容器體中心處設(shè)有陰極排水管26，陰極排水管采用不銹鋼管制作而成，沿長(zhǎng)度方向每隔5_設(shè)置一個(gè)排水孔，并用土工布包裹起反慮作用?？拷氨谔幵O(shè)有陽極27，陽極采用不銹鋼條或碳棒，并用導(dǎo)線31串聯(lián)。
如圖3所示，壓力隔板26中心設(shè)有陰極管孔，外圍設(shè)有24個(gè)陽極插孔，沿軸線設(shè)有4個(gè)孔壓電纜線孔和5個(gè)電勢(shì)測(cè)量探針插孔。具體試驗(yàn)過程為:
(1)將固結(jié)容器I放置在試驗(yàn)臺(tái)2上，且排水管33從試驗(yàn)臺(tái)預(yù)設(shè)的圓孔穿過。用連接管22將排水管33與汽水分離瓶14連接，若不進(jìn)行真空試驗(yàn)，則連接管另一端放入量筒17。將包裹土工布的陰極排水管26套在容器體內(nèi)部的排水管33上；
(2)將試驗(yàn)土樣裝入容器體內(nèi)，在裝入土樣的過程中在理想位置埋設(shè)孔壓傳感器28，然后放置壓力隔板25，孔壓傳感器電纜從壓力隔板穿過；在陽極插孔插入試驗(yàn)所需根數(shù)的不銹鋼條或碳棒，并用導(dǎo)線31串聯(lián)起來；在電勢(shì)測(cè)量孔插入電勢(shì)測(cè)量探針29至理想位置；
(3)電源導(dǎo)線11和電勢(shì)測(cè)量導(dǎo)線16穿過導(dǎo)線管分別與陰極排水管26、陽極27和電勢(shì)探針29連接。將孔壓傳感器電纜穿過其它導(dǎo)線管，然后蓋上容器上蓋24，用密封圈30密封，并用玻璃膠密封導(dǎo)管口。(4)將加載墊塊9放置在容器蓋上，并放置加載鋼球8 ;然后將百分表21固定在支架20上，百分表測(cè)量頭加載墊塊接觸，并記錄初始讀數(shù)。(5)將真空泵12與汽水分離瓶14連接好，接通電源；開啟直流電源10，調(diào)至預(yù)定電壓；開啟減壓閥6至預(yù)定壓力，電滲-真空-加載固結(jié)試驗(yàn)開始。每隔一定時(shí)間記錄孔壓顯示器，百分表，汽水分離瓶上的讀數(shù)，并用萬能表測(cè)量各測(cè)點(diǎn)的電勢(shì)。本發(fā)明電滲-真空-加載聯(lián)合固結(jié)儀可根據(jù)需要開展單純電滲，單純真空，單純加載，電滲-真空聯(lián)合，電滲-加載聯(lián)合，真空-加載聯(lián)合，電滲-真空-加載聯(lián)合作用以及間歇性通電情況下的固結(jié)試·驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種電滲-真空-加載聯(lián)合固結(jié)儀，包括固結(jié)容器，直流電源，加載系統(tǒng)，真空系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:固結(jié)容器由圓桶形容器體，容器上蓋，壓力隔板和密封圈組成，固結(jié)容器放置在試驗(yàn)臺(tái)上，圓桶形容器體底部的排水管從試驗(yàn)臺(tái)預(yù)留圓孔穿過，通過連接管與汽水分離瓶或量筒相連，在放置土樣的圓桶形容器體中軸處設(shè)有陰極排水管，靠近桶壁處設(shè)有陽極，陰極排水管和陽極分別通過導(dǎo)線與直流電源連接，4個(gè)孔壓傳感器按預(yù)先設(shè)定的位置埋入試驗(yàn)土樣中，連接在孔壓傳感器上的電纜線穿過壓力隔板插孔和容器上蓋上的導(dǎo)管與孔壓顯示器連接，5個(gè)電勢(shì)測(cè)量探針從壓力隔板上的插孔插入土樣，連接在電勢(shì)測(cè)量探針上的導(dǎo)線穿過容器上蓋上的導(dǎo)管與萬能表連接，圓桶形容器體和容器上蓋連接處包裹一層密封圈，加載系統(tǒng)采用氣缸式加載，加載氣缸通過加載鋼球、加載墊塊、容器上蓋以及壓力隔板將壓力傳遞到土樣上，百分表測(cè)量頭頂在加載墊塊上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電滲-真空-加載聯(lián)合固結(jié)儀，其特征在于:圓桶形容器體、容器上蓋和壓力隔板由絕緣的有機(jī)玻璃制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電滲-真空-加載聯(lián)合固結(jié)儀，其特征在于:容器蓋外圍和中心位置分別設(shè)有一定深度的圓環(huán)形凹槽和圓形凹槽；環(huán)形凹槽外徑與圓桶容器外徑相等，內(nèi)徑距陽極2cm ;圓環(huán)形凹槽頂部設(shè)有導(dǎo)線管；圓形凹槽直徑略大于陰極排水管直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電滲-真空-加載聯(lián)合固結(jié)儀，其特征在于:陰極排水管采用不銹鋼管，沿長(zhǎng)度方向每隔5_設(shè)置一個(gè)排水孔，并用土工布包裹；陽極采用不銹鋼條或碳棒，并用導(dǎo)線串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電滲-真空-加載聯(lián)合固結(jié)儀，其特征在于:壓力隔板中心設(shè)有陰極管插孔，周圍設(shè)有24個(gè)陽極插孔，并分別沿軸向設(shè)有4個(gè)電纜孔和5個(gè)電勢(shì)量測(cè)孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電滲-真空-加載聯(lián)合固結(jié)儀，其特征在于:汽水分離瓶上帶有刻度。`
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電滲-真空-加載聯(lián)合固結(jié)儀，由固結(jié)容器，直流電源，加載系統(tǒng)，真空系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)組成。固結(jié)容器上蓋設(shè)有一定深度的環(huán)形和圓形凹槽，并在環(huán)形凹槽頂部設(shè)有導(dǎo)線管。陰極排水管為帶孔的不銹鋼管，并用土工布包裹起反慮作用，陽極為不銹鋼條或碳棒，并用導(dǎo)線串聯(lián)。固結(jié)容器底部設(shè)有排水管，通過連接管與汽水分離瓶或量筒相連。其加載系統(tǒng)采用氣缸式加載。該發(fā)明操作簡(jiǎn)單，可以對(duì)不同土樣開展電滲-真空-加載三者聯(lián)合、兩者聯(lián)合或單獨(dú)作用的室內(nèi)試驗(yàn)研究。同時(shí)可以對(duì)土樣在固結(jié)過程中孔壓、電勢(shì)、沉降量等土性參數(shù)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而定量分析固結(jié)效果，為在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供可靠的設(shè)計(jì)參數(shù)。
文檔編號(hào)G01N33/24GK103245770SQ20131013686
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者周亞東, 王保田, 祁生旺, 潘冬慶 申請(qǐng)人:河海大學(xué)