[发明专利]一种测试液化砂土流动特性的试验装置和测试方法

权利要求书

1.一种测试液化砂土流动特性的试验装置，包括振动台和固定在振动台上的模型箱，其特征在于：模型箱的两个侧面采用可塑性面板制成，在两块面板上对称的位置，各开挖出一条水平轨道，将一根与模型箱宽度一致的刚性圆管安放在两条轨道之间，并在刚性圆管的两个端面上各安装一个小滑轮，使得滑轮刚好安放在轨道中，而刚性圆管也刚好卡在两块可塑性面板之间，刚性圆管中间都对称地引出两根钢丝绳，每根钢丝绳各连接一个动拉力传感器，然后通过定滑轮引出模型箱，再与动位移传感器相连，最后连接到由正反转的调速电机控制的轴承一端；在模型箱中刚性圆管的中心以及两侧等高处分别设置动孔压传感器。

2.根据权利要求1所述的测试液化砂土流动特性的试验装置，其特征在于：所述振动台的激振方向与轨道方向垂直。

3.根据权利要求1所述的测试液化砂土流动特性的试验装置，其特征在于：所述的刚性圆管两端面中心上安装的小滑轮与可塑性面板上的轨道接触面光滑。

4.根据权利要求1所述的测试液化砂土流动特性的试验装置，其特征在于：所述的刚性圆管长度 和模型箱宽度一致，从而保证刚性圆管的两个端面恰好和两侧的可塑性面板紧贴。

5.根据权利要求1所述的测试液化砂土流动特性的试验装置，其特征在于：所述的刚性圆管在运动过程中，保持平动而不发生滚动 。

6.根据权利要求1所述的测试液化砂土流动特性的试验装置，其特征在于：所述的刚性圆管采用两根对称分布的钢丝绳引导。

7.根据权利要求1所述的测试液化砂土流动特性的试验装置，其特征在于：所述的刚性圆管包括一组不同直径的刚性圆管组成，每根刚性圆管的两个端面上都安装有与圆管同样尺寸的小滑轮。

8.根据权利要求1所述的测试液化砂土流动特性的试验装置，其特征在于：所述的垂直于可塑性面板的两块面板，其中一块采用可拆卸的方式安装。

9.根据权利要求1所述的测试液化砂土流动特性的试验装置，其特征在于：所述的可拆卸面板在安装到插槽中后用角形构件固定，并且在插槽中装有橡皮止水片。

10.根据权利要求1所述的测试液化砂土流动特性的试验装置，其特征在于：所述的轴承由电机带动，轴承的两端对称链接由模型箱中引出的两根钢丝绳，从而在电机带动轴承转动之后，两根钢丝绳可以同步带动刚性圆管在轨道上保持平动。

11.一种基于权利要求1所述的测试液化砂土流动特性的方法，包括以下步骤：

（1） 卸下可拆卸的面板，将一根两端面装有小滑轮的刚性圆管安装到可塑性面板的轨道上；

（2） 然后再将拆下来的面板装入插槽中，并采用角形构件和螺母对其进行固定；

（3） 刚性圆管中间对称的引出两根钢丝绳，每根钢丝绳各连接一个动拉力传感器，然后通过定滑轮引出模型箱，再与动位移传感器相连，最后连接到由正反转的调速电机控制的轴承一端；

（4） 在模型箱内部铺设砂土，砂土铺设后使之达到饱和，并使砂土固结，再将模型箱固定在振动台上，开启振动台进行激振，使得模型箱中的饱和砂土达到液化状态；

（5） 开启正反转的调速电机，电机转动带动轴承牵引钢丝绳运动，使得刚性圆管在轨道上作水平运动，并测量刚性圆管运动过程中的位移和所受到的水平拉力，然后将电机反转，使刚性圆管向相反的方向运动，测量刚性圆管运动过程中的位移和所受到的水平拉力；

（6） 根据下式，计算反映液化砂土流动特性的表观黏度：

式中，F为刚性圆管所受的水平拉力，η为液化砂土的表观黏度，ρ为液化砂土的密度，L为刚性圆管的长度，D为刚性圆管的截面直径，V为刚性圆管运动的速度（可由运动位移和时间求平均速度得到）。