[发明专利]一种软土热固结模型试验装置及方法

权利要求书

1.一种软土热固结模型试验装置，其特征在于：包括砂砾石排水坑(1)，所述砂砾石排水坑(1)内端壁上贴覆有土工布(2)，所述砂砾石排水坑(1)上端放置有多孔磁板(3)，所述多孔磁板(3)与土工布(2)之间填充有待试验软土(4)，所述待试验软土(4)内预埋镶嵌有多个均匀分布的固结主球(5)，所述固结主球(5)包括磁屏蔽球壳(51)、触发层(52)和加热内芯(53)，且磁屏蔽球壳(51)、触发层(52)和加热内芯(53)由外至内依次分布，所述加热内芯(53)上连接有多根均匀分布的主吸水纤维(54)，且主吸水纤维(54)依次贯穿触发层(52)和磁屏蔽球壳(51)并延伸至外侧，所述磁屏蔽球壳(51)上开设有多个均匀分布的释放孔，所述释放孔内连接有中心开孔的控压膜(55)，所述触发层(52)内均匀镶嵌有多个均匀分布的固结辅球(6)；

所述触发层(52)为泡腾崩解剂和导热石墨粉的混合物，且经过挤压制成；泡腾崩解剂在溶解于水时会触发酸碱中和反应，释放出大量的二氧化碳，然后携带固结辅球（6）和导热石墨粉通过控压膜（55）均匀释放至待试验软土内；

所述固结辅球(6)包括外移球壳(61)、吸水层(62)和磁性内芯(63)，且外移球壳(61)、吸水层(62)和磁性内芯(63)由外至内依次分布；

所述外移球壳(61)外端开设有多个均匀分布的作用孔，所述作用孔内连接有储粉囊(8)，所述储粉囊(8)外端连接有外压球(7)；所述储粉囊(8)内填充有生石灰粉和氢气，所述氢气的压缩倍数为2-5倍；所述储粉囊(8)与外移球壳(61)的接触端开设有气孔，所述气孔外侧覆盖有封堵片(9)，且封堵片(9)一端与储粉囊(8)连接，所述封堵片(9)远离外压球(7)的一端与外压球(7)之间连接有控制拉丝(10)；在外压球（7）受到挤压后，通过控制拉丝（10）拉扯封堵片（9）一端翘起，释放出适量的生石灰粉和氢气。

2.根据权利要求1所述的一种软土热固结模型试验装置，其特征在于：所述外移球壳(61)采用硬质光滑材料制成，所述吸水层(62)采用高吸水性材料制成，所述吸水层(62)内镶嵌连接有多个均匀分布的辅吸水纤维(64)，且辅吸水纤维(64)贯穿外移球壳(61)并延伸至其外侧。

3.根据权利要求1所述的一种软土热固结模型试验装置，其特征在于：所述外压球(7)延伸出外移球壳(61)外侧的距离大于储粉囊(8)的厚度。

4.根据权利要求1所述的一种软土热固结模型试验装置，其特征在于：所述加热内芯(53)内安装有加热器，所述待试验软土(4)内还预埋安装有温度传感器和孔压传感器，所述加热器、温度传感器和孔压传感器均无线连接有控制器。

5.一种采用如权利要求4所述的软土热固结模型试验装置进行试验的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、在砂砾石排水坑(1)外侧除却上侧外施加磁场，多孔磁板(3)在磁场作用下挤压待试验软土(4)排出水分；

S2、固结主球(5)自主吸收待试验软土(4)内的水分并释放出去固结辅球(6)和导热石墨粉，导热石墨粉沿待试验软土(4)的孔隙进行扩散从而对其进行全面均匀的加热，固结辅球(6)在磁场作用下向土工布(2)处迁移；

S3、固结辅球(6)在迁移过程中加速水分的排出，同时在受到不均匀挤压时释放出生石灰粉，与待试验软土(4)残留的水分反应进行消耗，提供热量辅助热固结的同时反应产物可以对待试验软土(4)进行加强提高固结强度；

S4、温度传感器和孔压传感器实时反馈采集数据至控制器，然后通过数据分析和计算即可实现对软土的热固结模型试验。