[实用新型]真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪

说明书

技术领域

本实用新型是关于地基处理研究领域，特别涉及真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪。

背景技术

随着我国经济社会的高速发展，城市化进程和建设事业也在不断推进，大量的高速公路、高速铁路、高层建筑、机场等大型建筑物和构筑物兴建在长三角、珠三角等沿海发达地区。由于地理历史原因，这些地区多分布着天然含水量高、天然孔隙比大、高压缩性、低渗透性的深厚软粘土，这类土层在作地基时存在天然劣势。由于其强度低，地基承载力和稳定性往往不够，容易造成失稳破坏；由于其压缩性高渗透性低，将会引起建筑物相当大的沉降或不均匀沉降，且沉降过程持续时间很长，将影响建筑物的正常使用甚至危及建筑物的安全。因此，软黏土地基通常需要进行处理。

竖井排水固结法是众多软基处理方法中应用较为广泛的一种，通过在地基中打设竖向排水井(包括砂井、袋装砂井、塑料排水带等)，并结合一定的加荷方式(通常是上部结构自身重量、堆载预压或真空预压)分级加载，逐步排出软黏土中的孔隙水，加快土体固结速度，缩短固结时间，最终实现快速增强地基土强度、提高地基承载力、减少地基总沉降和不均匀沉降，保证上部结构稳定安全的目的。堆载预压与真空预压相结合的加载方式在工程实践中被广泛使用。有理论研究表明，单纯真空预压处理软黏土地基的速度优于单纯使用堆载预压；真空预压和堆载预压在等效总压力相等的情况下，真空预压比堆载预压的比值越大，径向固结系数越大。但是，真空预压法如果过度使用，会造成工程花费过高。并且，目前没有一个可以用于指导真空结合堆载预压应该如何计划安排的标准。因此，通过试验研究真空结合堆载预压时不同的比例及加载时间安排对固结的影响，可以对实际工程中真空结合堆载预压的方法进行科学且经济的应用。

目前，尚没有综合运用孔压分布测量以及真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪可供使用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪。

为解决上述问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪，包括用于装填土样的圆柱形中空沉降柱；在沉降柱中部设有一个与其内径相匹配的圆形横向隔断钢板，隔断钢板上表面的中心位置固定接有一根中空的刚性套管；刚性套管的顶部与位移传感器相接，位移传感器的另一端固定在悬吊支架上；一根排水板的上部穿过隔断钢板中心后套设在刚性套管中，其位于隔断钢板下方的部分是填埋在土样中的，排水板的底端则与沉降柱底面的中心相接；排水板上设有排水口，并通过排水管接至沉降柱的外侧；

在沉降柱顶部的开口处设置用于密封的盖板，刚性套管穿过盖板中央的通孔；盖板与隔断钢板之间的空间里设有一个橡胶膜制成的水囊，水囊顶部设引水管，引水管通过盖板上的通孔后接至水泵或抽水机，用于向水囊中加注或抽排压仓水；在水囊和沉降柱侧壁之间的空隙处装设真空管，在刚性套管的顶部装设真空管，两根真空管均接至真空泵，在刚性套管上设有真空计；

在与土样相接的沉降柱底部及侧壁装设若干个孔压传感器；孔压传感器及所述位移传感器均通过信号线接至数据采集系统。

本实用新型中，沉降柱底部的孔压传感器布置在占底面面积1/4的扇形面内，在每间隔30°的半径上等间距布置5个孔压传感器；在沉降柱侧壁上每间隔125mm的高度布置数个呈横向排布的孔压传感器，每排孔压传感器的数量和位置均与沿底面半径布置的孔压传感器相对应，最高一排布置在试验仪高度一半的位置。

本实用新型中，从排水板的底端起直至盖板处，每间隔10cm布置一个真空度传感器，各真空度传感器通过信号线接至数据采集系统。

本实用新型中，在沉降柱的内表面设置疏水材料涂层。

本实用新型中，在沉降柱的下方设置能调节水平的底座。

本实用新型中，盖板与沉降柱顶部的开口之间通过卡扣或螺栓实现固定，两者之间设密封垫圈。

本实用新型中，在沉降柱底部设置用于定位排水板的固定装置。

基于前述沉降柱试验仪的真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验方法，是通过对土样施加真空预压和堆载预压压力，并结合竖向排水通道，使土体发生固结，通过对固结过程中的孔压及位移进行实时监测，研究固结过程中不同位置处的孔压变化；

该试验方法具体包括下述步骤：

(1)将排水板装入沉降柱内用于定位的固定装置中，将各传感器连接至数据采集系统，并保证连接准确、无泄漏；

(2)向沉降柱中填充土样，填充的高度应保证留出足够的空间进行上部堆载；