[发明专利]离心模型试验装置的土体固结沉降仪

说明书

技术领域

本发明属于用机械应力测试饱和土体的固结特性技术领域，具体涉及到利用离心机进行土体固结试验的装置。

背景技术

土体是由土颗粒构成的骨架体和骨架间的孔隙所组成的，地基土的压缩变形、路堤的沉降变形及其稳定性，归根结底都是由于土骨架的压缩及孔隙比的变化而产生，均与时间有关，是一变形过程。饱和土体或部分饱和土体在荷载的作用下，土体应力状态发生改变，内部含水缓慢渗出，土体体积也逐渐压缩，外加压力相应的从孔隙水传递到土骨架上，直到变形达到稳定时为止，这一土体变形的全过程即为固结。

土的固结和压缩变形是土的最重要的工程性质之一。对它进行正确合理的取值直接影响到实际工程的设计和工程处治措施的确定。常规固结压缩试验仪不仅无法考虑自重作用对土样固结的影响，而且试验土量仅仅是一小部分，无法全面代表整个工程的沉降特性。

离心模拟试验技术是岩土力学和岩土工程领域中的一项新技术，它借助离心机产生的离心力，来模拟重力场，使模型的应力水平与原型相同，从而达到用模型表现原型的目的。采用离心模型试验机对工程中的地基进行固结沉降预测，不仅可以节约时间而且可以很好地模拟现场的实际工况。

土工离心模型试验是各类土工物理模型试验中相似性能最好的模型试验。但是，在利用离心机进行土体的固结试验时，土体固结过程中排出的水很难从离心机的模型箱中排除到土体之外，排不出的这些水会对土体的离心固结试验结果产生一定的影响。在利用离心机进行土体上覆加载的过程中，通常采用逐级提高离心加速度的方法来模拟土体的上覆附加荷载的逐渐增大。在这一过程中，虽然附加荷载逐渐增大了，但是所模拟的土体高度也随着离心加速度的变化而产生变化，对试验结果会产生不利影响。

鉴于离心模型试验的优越性和土体固结压缩试验对工程的重要性，当前迫切需要解决的一个技术问题是提供一种可以在离心机中进行土体固结理论研究的设备或装置。

发明内容

本发明装置所要解决的技术问题在于克服上述离心机进行土体固结试验的缺点，提供一种适应范围广、测试数据准确、克服侧壁摩擦力、排出土体固结中水分顺利、能模拟土体附加荷载逐级变化的离心模型试验装置的土体固结沉降仪。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在模型箱内的侧壁上设置有试样桶架，试样桶架上设置有试样桶，试样桶底部加工有透水孔a，试样桶的底部外表面设置加工有排水槽的排水板，试样桶内装有位于滤纸上被试验的试样土，试样土的上表面设置有承载板，承载板上设置有橡胶带，橡胶带上安装有与气管相联的充气嘴，橡胶带上表面设置安装有导向套的反力架，导向套内设置有与承载板联接的导向杆，模型箱的顶部设置模型箱横梁，模型箱横梁上设置通过导线与计算机相连的位移传感器。

本发明的试样桶的直径与高度比为3.5～4.0；试样桶底部加工的透水孔a的孔径为0.4～0.8mm，透水孔a均布排列在等分圆周的不同直径上。

本发明的所述的排水板上排水槽为不同直径上的圆环形槽b排水槽和等分圆周沿直径排列的直槽c排水槽，直槽c排水槽的两外端与排水板径向外端的排水孔相联通。

本发明的排水板上不同直径上的圆环形槽b排水槽有6～12圈，等分圆周沿直径排列的直槽c排水槽有3～6条，3～6条直槽c排水槽的两外端与排水板径向外端的排水孔相联通。

本发明的橡胶带为环形带。

本发明的导向套与反力架垂直。

的位移传感器为激光位移传感器

本发明的试样桶底部加工的透水孔a的孔径为0.4～0.8mm，透水孔a均布排列在不同半径的圆周上，一圈透水孔a与相邻一圈透水孔a交错排列。

本发明利用水的自重有效地排除从土体表面排出的水分，利用作用在水上的离心力排除土体底部的水分，水分被排到离心机的模型箱中，对正在进行试验的土体不产生影响；本发明采用橡胶带加载，在不改变离心加速度的条件下对土体的上覆加载的大小进行调整，在离心试验的初期，离心加速度增大达到设计加速度的过程中对土体基本不产生不利的影响。本发明与现有的土工离心模型试验仪器相比，具有适应范围广、测试数据准确、克服侧壁摩擦力、排出土体固结中水分顺利、能模拟土体附加荷载逐级变化等优点，可对土体的固结过程进行实验。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1中试样桶架18的结构示意图。

图3是图1中试样桶10的结构图。

图4是图3的俯视图。

图5是图1中排水板13的结构示意图。

具体实施方式