[发明专利]复式真空负压软基加固技术室内模拟分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种试验装置，尤其是涉及一种复式真空负压软基加固技术室内模拟分析仪。

背景技术

随着我国经济的迅猛发展，沿海地区特别是经济发达地区土地的需求量持续增加，土地资源的供求矛盾日渐突出，人工填筑地基与吹填造陆技术为解决这一问题提供了一种新的思路与途径，并在近二、三十年来迅速得以推广应用。目前，我国沿海许多地区都在规划或实施填海造陆工程，以带动当地经济的飞速发展。

但由于吹填土的特殊工程性质，其地基处理往往成为生产建设中的难点。吹填土多为淤泥质土，具有压缩性高、渗透系数小、结合水含量高的特点。堆载预压法产生的超孔隙水压力难于消散，加固效果缓慢，且各向不等的加载应力组合可能导致土体在完成固结前即产生破坏；真空预压只能排除地基土中的自由水，真空传递效率低；电渗法则可以有效的排除结合水，加快超孔隙水压力的消散，且不受渗透系数小的影响。

结合以上分析，一种复式真空负压加固软基新技术被提出并在工程中应用起来，取得了很好的加固效果。它把真空预压、堆载预压和电渗三大技术有机结合起来，并有效解决了常规排水固结法真空度传递效率低、排水固结缓慢，和单纯电渗法电极附近产生气体和裂缝导致耗电量大工程造价高等问题，具有广阔市场前景和社会效益。

然而，目前对复式真空负压固结法的理论研究相对较少，其设计理论和工程实践目前还处于起步阶段，存在很多不足，其设计与施工参数多依靠设计人员的经验来确定。

在本发明之前，中国专利ZL200810163315.2、CN201110273567.2和CN201210006833.X先后公开了用于各类软基加固技术室内试验分析的电渗联合加载固结仪、电渗固结处理软土模型和真空联合电渗固结仪，但它们具有以下几点不足：

（1）电渗联合加载固结仪的加载系统无法保证杠杆系统竖直施力给加载顶盖，这样土体易受力不均匀；而电渗固结处理软土模型中砝码或千斤顶加载形式也存在同样问题，并且其压力板位于电极内侧，未能覆盖全部土体，土体亦受力不均；真空联合电渗固结仪的真空预压排水系统仅能模拟排水管同轴布置时的渗流场，这与实际工程中的渗流边界条件不同，且设计的是单根排水管，如若排水管部分排水孔於堵，试验结果将受到显著干扰。

（2）电渗联合加载固结仪与真空联合电渗固结仪中的电渗系统采用的是中间阴极管加周边阳极的形式，这不符合工程实际电极阴极、阳极交替布置的排布方式以及相应土体中的电场分布形式。此外，在试验模拟过程中没有加入电渗中的被证明行之有效的电极转换与间歇通电技术，不能展示这两大技术创新对加固效果的影响；电渗固结处理软土模型中仅能布置位置固定的两排电极，不能通过不同电极间距间的对比试验，进行试验方案的优选，且不能模拟复杂多变的工程实际情况。

（3）此外，电渗联合加载固结仪与真空联合电渗固结仪都是两种方法的结合，其试验结构也不能对土体施加第三种处理方法，电渗固结处理软土模型虽能进行三种方法的联合试验，但其在加载系统、真空预压系统、电渗系统中存在不足。故以上专利均不能全面真实的模拟复式真空负压固结技术加固软土地基的实际情况，较难为该方法的实际工程应用服务。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种复式真空负压软基加固技术室内模拟分析仪，可对土体进行复式真空负压固结技术的效果、影响因素和机理进行室内定量模拟分析，还可开展真空预压法、覆水预压法、电渗法中三者结合、两两联合或是单独作用的试验研究。此外，可实现自动电极转换和间歇通电，真实模拟排水管与电极的排布方式，对土体施加均匀压力，全面演示工程实际中的渗流场、应力场和电场的分布形式，对真实的电势、电流、孔压、表层沉降、土层电阻变化等情况进行实时监测，以指导复式真空负压固结技术在实际工程中的推广应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种复式真空负压软基加固技术室内模拟分析仪，其特征在于方形模型槽上部四个角点处设置四个立柱，立柱上放置并固定反力板，反力板下面依次放有加压气囊、承压板和真空膜，以对土体施加模拟荷载，模型槽内的土样中按预先设计的排布方式插入孔压传感器、电势传感器和可压缩排水电极，孔压传感器、电势传感器和可压缩排水电极的端部导线通过导线管分别连接孔压数据采集仪、电势数据采集仪和电渗自动控制器，砂垫层中的可压缩排水电极端部与水平排水管紧贴，水平排水管通过橡胶软管与水气分离瓶相连。

所述的立柱直径略大于反力板的预留孔径，其端部刻有螺纹，可通过螺母将反力板固定；反力板预留孔与四个立柱的位置保持一致。