[发明专利]层状土模拟生成方法及装置

说明书

本发明公开一种层状土模拟生成方法及装置，层状土模拟生成装置，由漏沙装置和模型箱构成，所述漏沙装置为漏沙盘，漏沙盘上设置有漏沙孔，在漏沙装置正下方设置有模型箱，模型箱为一透明箱体。还公开该层状土模拟生成的方法，包括以下步骤：将从现场取来的散土，将其均匀平铺在漏砂装置的上盘上，不停地来回推动移动手柄，使土颗粒尽可能迅速完全地散落进模型箱内；在土样散落模型箱内之前，预先在模型箱内盛入高30‑50cm的水，之后土颗粒进入水中并在自重作用下开始下沉，由此可生成具有明显层状结构的饱和土。本发明是模拟自然界中冲积土层的生成系统。根据土粒在悬液中沉降的速度与粒径的平方成正比的司笃克斯公式，最大的颗粒沉积在最下面，最小的颗粒沉积在最上面，由此可生成具有明显层状结构的土层。

所属技术领域

本发明涉及一种岩土工程土工试验系统装置，适用于模拟自然界中在冲击平原形成的具有自然分选的层状土层。

背景技术

目前，国内外实验室内对饱和砂土或粉砂的动静力学性质研究一般采用均匀混合后的重塑土进行，而自然界中的土体层特别是水力吹填或冲填形成的砂土层，大都为具有一定分选性的层状结构，使得这种具有层状结构的土层有别于均匀土体的力学特性。

然而，地基土液化作为地震引发的主要次生灾害之一，主要发生在松散的砂质水力回填土区、海岸线附近地区自然沉积的冲积层和河漫滩或冲积平原上。国外学者Youd和Perkins的研究结果表明：饱和松散的水力冲填土差不多总会液化，而且全新世的无黏性土沉积层对液化也是很敏感的，这一结论已被1978年日本的两次大地震以及1977年罗马尼亚地震所证实。最近的研究资料也表明，渗透性相对较小的粉粒夹层的存在会对粉质砂土的液化及液化后特性产生明显的影响。目前，无论是试验研究还是理论分析大多是基于相对均匀砂层液化和液化后宏观观测现象的力学描述和数学建模，而直接针对具有层状结构的粉质砂土层液化后变形特性的研究成果还很少，特别是缺乏对饱和层状粉质砂土液化后现象细观力学机理进行深入系统的研究。

发明内容

为了研究层状结构对饱和砂土的力学特性的影响，本发明提供了一种层状土模拟生成方法及装置，是模拟自然界中冲积土层的生成系统。根据土粒在悬液中沉降的速度与粒径的平方成正比的司笃克斯公式，最大的颗粒沉积在最下面，最小的颗粒沉积在最上面，由此可生成具有明显层状结构的土层。可以在实验室自由实现不同颗粒级配层状土层的制备，可以用于在实验室研究层状结构对土体力学性质影响的动静力学试验。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

层状土模拟生成装置，由漏沙装置和模型箱构成，所述漏沙装置为漏沙盘，漏沙盘上设置有漏沙孔，在漏沙装置正下方设置有模型箱，模型箱为一透明箱体。

上述层状土模拟生成装置，所述漏沙盘为上下平行设置的上盘和下盘构成，上盘和下盘上均设置有漏沙孔，且上盘和下盘上的漏沙孔相一致，下盘固定设置，上盘与下盘滑动连接。

上述层状土模拟生成装置，上盘与下盘是轨道副连接。

上述层状土模拟生成装置，在上盘与下盘轨道副之间还设置有滚珠。

上述层状土模拟生成装置，所述上盘上设置有手柄，上盘四周设置有档板，档板相互连接构成防漏装置。

上述层状土模拟生成装置，所述模型箱四侧设置有刻度尺。

上述层状土模拟生成装置，所述漏沙装置和模型箱均设置在固定架内，漏沙装置设置在固定架的上部，在固定架的下方设置模型箱。

上述层状土模拟生成装置，所述摸型箱为有机玻璃箱，箱内四周接缝处用密封胶密封，箱外四角用角钢卡紧，再在模型箱四周用紧箍架加固。

上述层状土模拟生成装置，在模型箱内部底面平铺一层透水石，并在透水石下方位置的箱体上即模型箱底部或箱底侧壁上设置排水阀门，模型箱放置在底座上。