[实用新型]一种颗粒间细观流场观测的磁力振动液化发生装置

说明书

技术领域

本实用新型属于岩土工程研究领域，尤其涉及一种颗粒间细观流场观测的磁力振动液化发生装置。

背景技术

饱和松散砂土地基在地震荷载作用下会发生液化，宏观上表现为土体中孔隙水压力上升，同时土体固相的有效接触应力为零，这时土体性质类似于流体并丧失抗剪强度。地震液化造成以下危害：例如房屋倾斜、地基沉降、地铁隧道上浮、道路路基滑移等。目前对于液化时颗粒间细观流场的研究还不够，虽然可以考虑采用激光粒子测速照相（PIV）技术观测液化时颗粒间的流场，但因为观测区域比较小，观测时对液化容器的整体振动控制有较高要求。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种通过在液化容器外产生旋转磁场，驱动石英玻璃试样容器内的旋转磁铁条产生液化，从而有效降低了石英玻璃试样容器的振动，有利于颗粒间细观流场的测速拍照的颗粒间细观流场观测的振动液化发生装置。

本实用新型的技术方案：一种颗粒间细观流场观测的磁力振动液化发生装置，包括石英玻璃试样容器、围压施加机构、水压监测系统、磁力振动系统,所述石英玻璃试样容器内放置石英玻璃球和盐水试样；所述围压施加机构用橡胶膜隔离成两个腔室，其中一个腔室与石英玻璃试样容器相连，另一个腔室与水槽连接并将水压力通过橡胶膜传递给石英玻璃试样容器；所述水压监测系统系统包括两个微型孔隙水压力计，其中一个微型孔隙水压力计放置在石英玻璃试样容器的试样中，测试石英玻璃试样容器内的孔隙水压力，另一个微型孔隙水压力计放置在连接水槽与腔室的管道内，测试水槽传递至橡胶膜上的水压力；磁力振动系统包括旋转磁铁条、驱动磁铁条和电动机，旋转磁铁条放置在石英玻璃试样容器内，驱动磁铁条由电动机带动旋转并放置在石英玻璃试样容器底面外部，驱动磁铁条产生的旋转磁场驱动旋转磁铁条，使石英玻璃试样容器内的试样发生振动液化。

优选地，所述石英玻璃试样容器包括圆柱管、可拆卸安装在圆柱管顶部的第一圆形盖子和可拆卸安装在圆柱管底部的第二圆形盖子，其中第一圆形盖子上有两个空心圆柱接口。

优选地，两个空心圆柱接口分别为第一圆柱接口和第二圆柱接口，所述第一圆柱接口与围压施加机构连接，所述第二圆柱接口是石英玻璃容器中的微型孔隙水压力计的电线与数据源采集器的连接通道。

优选地，两个腔室分别为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与石英玻璃试样容器相连，所述第二腔室与水槽连接并将水压力通过橡胶膜传递给石英玻璃试样容器。

优选地，所述圆柱管、第一圆形盖子和第二圆形盖子均由石英玻璃制成，所述圆柱管的外径38mm、壁厚3mm、高76mm，所述第一圆形盖子和第二圆形盖子的直径均为38mm，第一圆形盖子的厚度为4mm，第二圆形盖子的厚度为2mm。

优选地，所述旋转磁铁条的直径为6mm，旋转磁铁条的长为10mm。

优选地，所述第一圆柱接口和第二圆柱接口的内径为1mm，壁厚为1mm，高为20mm，第一圆柱接口和第二圆柱接口离第一圆形盖子边缘的最小距离为3mm；所述的石英玻璃球的平均粒径为1mm，盐水的浓度为26%，石英玻璃试样容器、石英玻璃球和盐水的折射率相同。

优选地，两个微型孔隙水压力计分别为第一微型孔隙水压力计和第二微型孔隙水压力计，所述第一微型孔隙水压力计放置在石英玻璃试样容器开口30mm处，第一微型孔隙水压力与离石英玻璃试样容器的外壁距离也为30mm，所述第二微型孔隙水压力计放置在连接水槽与第二腔室的管道内，并与第一微型孔隙水压力计在同一水平面上。

优选地，所述围压施加机构与石英玻璃试样容器和水槽都用软管连接，所述橡胶膜放置在围压施加机构的中间处。

一种颗粒间细观流场观测的磁力振动液化发生装置的试验方法，包括下述步骤：

步骤1：将石英玻璃和盐水试样灌入石英玻璃试样容器内；

步骤2：在石英玻璃试样容器内放置第一微型孔隙水压力计和旋转磁铁条；

步骤3：在石英玻璃试样容器的石英玻璃球和盐水试样表层均匀地倒入示踪粒子，然后给石英玻璃试样容器盖上带有圆柱接口的圆形盖子，第一微型孔隙水压力计的电线从圆形盖子上的圆柱接口中穿出来，与数据采集器连接；然后用加热法将石英玻璃试样容器内试样间的气体从有第一圆柱接口和第二圆柱接口排出；

步骤4：在连接水槽和第二腔室的管道中放入第二微型孔隙水压力计；