[发明专利]真空预压联合加热的地基模型试验装置及试验方法

权利要求书

1.真空预压联合加热的地基模型试验装置，其特征在于包括热水循环仪、活塞和金属制成的加热桶，所述的加热桶的周围设置有环形空腔，所述的环形空腔的入水端和出水端分别与所述的热水循环仪的出水端和入水端连通，所述的加热桶的内侧为用于填筑软土的内腔，所述的内腔内设置有孔压计、土压力盒、真空测头和温度探头，所述的真空测头上连接有真空表，所述的加热桶的侧壁上开设有走线孔，所述的加热桶的上端安装有盖板，所述的活塞包括上下设置的活塞筒和压板，所述的活塞筒固定在所述的压板的中部，所述的压板的外形尺寸与所述的内腔的横截面的外形尺寸相适配，所述的活塞筒安装在所述的盖板上，所述的活塞筒的上部自所述的盖板伸出，所述的活塞筒的下部连同所述的压板一起位于所述的内腔内，所述的盖板、活塞筒、压板和加热桶的侧壁围成堆载正压舱，所述的盖板上安装有与所述的堆载正压舱相通的气动接头，所述的活塞筒与所述的压板围成真空负压舱，所述的活塞筒内塞设有抽真空导管，所述的抽真空导管伸入所述的真空负压舱的底部，所述的抽真空导管与一气液分离装置相连，所述的压板的中部开设有与所述的真空负压舱相通的排水孔，所述的内腔内设置有与所述的排水孔位置相应的排水机构。

2.根据权利要求1所述的真空预压联合加热的地基模型试验装置，其特征在于所述的堆载正压舱由一密封机构密封，所述的密封机构包括第一密封圈、第二密封圈和环形的橡胶密封膜，所述的第一密封圈安装在所述的活塞筒与所述的盖板之间，所述的橡胶密封膜的外圈由所述的盖板和所述的加热桶的顶端压紧固定，所述的橡胶密封膜的内圈由所述的第二密封圈压紧固定在所述的活塞筒的底端。

3.根据权利要求1所述的真空预压联合加热的地基模型试验装置，其特征在于所述的盖板上固定有支撑筒，所述的活塞筒的上部自所述的支撑筒伸出，所述的活塞筒与所述的支撑筒之间安装有第三密封圈。

4.根据权利要求1所述的真空预压联合加热的地基模型试验装置，其特征在于所述的加热桶的外侧设置有保温层。

5.根据权利要求1所述的真空预压联合加热的地基模型试验装置，其特征在于所述的加热桶包括外桶、内桶和底板，所述的外桶和所述的内桶固定在所述的底板上，所述的外桶设置在所述的内桶的外侧，所述的外桶、内桶和底板围成所述的环形空腔，所述的外桶和所述的内桶的上端安装有环形密封板，所述的环形密封板将所述的环形空腔密封，所述的环形密封板上分别安装有入水管和出水管，所述的入水管穿过所述的盖板并经第一水管与所述的热水循环仪的出水端连通，所述的出水管穿过所述的盖板并经第二水管与所述的热水循环仪的入水端连通。

6.根据权利要求5所述的真空预压联合加热的地基模型试验装置，其特征在于所述的盖板与所述的底板之间安装有钢拉杆，所述的钢拉杆的下端固定在所述的底板上，所述的钢拉杆的上端与所述的盖板螺纹连接并由螺帽压紧盖板。

7.根据权利要求1所述的真空预压联合加热的地基模型试验装置，其特征在于所述的排水机构为竖向设置的排水板或砂井。

8.利用权利要求1-7中任一项所述的试验装置进行真空预压联合加热的地基模型试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)准备均质土体，测量土体的总质量、含水量和液塑限，根据土体的三相比例指标计算掺水量，控制土体的含水量在其液限，向加热桶的内腔分层填筑软土，每层软土厚度为15～25cm，每层软土填筑完成后对其进行预压，在填筑软土过程中，在填筑的土体的中央装设排水机构，并在预定位置分别埋设孔压计、土压力盒、真空测头和温度探头，同时将孔压计、土压力盒、真空测头和温度探头的导线经走线孔从加热桶内接到加热桶外；土体全部填筑完成后，以3～7kPa的压力对土体进行预压，待土体24h的沉降量小于1mm时，预压结束，地基模型即建立完成；

(2)安装活塞，将压板置于土体之上，安装盖板，并将环形空腔的入水端和出水端分别与热水循环仪的出水端和入水端连接；

(3)打开热水循环仪，设定热水循环仪的出水温度，待出水温度达到要求时，经热水循环仪向环形空腔通入热水，即可进行相应的试验。