[发明专利]可调围压的真空预压中土体变形特性的试验和观测系统及试验方法

说明书

本发明公开一种可调围压的真空预压中土体变形特性的试验和观测系统，包括土体真空固结系统、真空驱动系统、围压系统和监测系统；土体真空固结系统包括：用于装填试验土体的模型箱；围压系统设置于模型箱中，模型箱两侧设有滑板，两侧滑板分别在模型箱两侧端形成膨胀控制腔，其中设置有风琴气囊，风琴气囊通过管道与外部的气泵和气压控制装置连接；模型箱中的试验土体的上方覆盖有土工布，土工布的上方覆盖有真空膜；真空驱动系统包括：用于收集模型箱内排出的水与气的真空水汽分离箱、用于提供负压的真空射流泵、以及用于调节试验系统内真空荷载的真空压力控制装置。上述试验和观测系统能够更加精准地试验和观测真空预压中的土体的变形特性。

技术领域

本发明涉及一种可调围压的真空预压中土体变形特性的试验和观测系统。本发明还涉及一种采用上述可调围压的真空预压中土体变形特性的试验和观测系统的试验方法。

背景技术

真空预压排水固结法是目前常用的软土地基处理方法。该方法被广泛应用于海涂围垦、机场、道路等各种工程的软土地基处理当中。然而，利用真空预压和预制排水板改善高含水吹填淤泥(流态的土壤)的案例仍然很少，其固结行为机理尚不明确。另外，在真空预压处理高含水率吹填淤泥的过程中，排水板周围的土体会形成致密的“土柱”，其强度高，渗透性低，阻碍了真空预压的进行。为了解决土柱淤堵这一问题，许多学者基于特定假设对淤堵形成的原因进行了理论分析，也有学者通过研究不同类型的排水板用于解决淤堵问题。但是现阶段，对于真空预压中土柱形成的准确原因，仍然缺乏直接的观察。为了对土柱的形成机理及土体的变形规律进行进一步的研究，对土柱的形成进行直观的可视化研究是十分必要的。针对此问题，申请人曾于2020年3月17日申请一项名称为“真空预压过程中观测土颗粒运动的试验系统及试验方法”、公告号为“CN111537415A”的发明专利，但该“真空预压过程中观测土颗粒运动的试验系统及试验方法”

在地下环境中的围压和地下水，导致试验模型对真实状态的模拟不够精准，进而导致试验数据的精准度不够。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可调围压的真空预压中土体变形特性的试验和观测系统，该系统能够更加精准地模拟真实土体状态以更加准确且可视化的展示真空预压中土柱的形成原因。

为此，本发明提供的可调围压的真空预压中土体变形特性的试验和观测系统，包括土体真空固结系统、真空驱动系统、围压系统和监测系统；

所述土体真空固结系统包括：用于装填试验土体的模型箱，模型箱为顶部敞开的长方形箱体；模型箱的前侧壁上设有观察窗，用于观测黏土的运动情况；观察窗上覆盖有与其大小适配的玻璃板，玻璃板上设有用于对试验结果进行标定的标记点；模型箱的后侧壁上设有第一传感器导线孔、第二传感器导线孔；模型箱的左侧壁开设有真空管线接口；模型箱内设有用于固定塑料排水板的支架，塑料排水板由支架竖直固定于试验土体中；塑料排水板的顶端接入手型接头，手型接头的顶端接入横向连接管，横向连接管穿过真空管线接口与真空管线连接；

所述围压系统设置于模型箱中，模型箱两侧设置有滑板，滑板上下端与模型箱框架的配合处设置有滑轮，所述模型箱框架上对应位置设置有滑轨，所述滑板与内侧覆盖并固定有弹性密封布，弹性密封布四周的边沿被压条压紧在模型箱侧壁上形成液密封，两侧的滑板分别在模型箱的两侧端形成膨胀控制腔，膨胀控制腔中设置有可折叠的风琴气囊，风琴气囊的两侧端面分别贴设固定在模型箱内侧壁和滑板的侧壁上，所述风琴气囊通过管道与外部的气泵和气囊气压控制装置连接；

优选的，所述试验和观测系统包括地下水模拟系统，地下水模拟系统包括设置于底部的蜂窝蓄水体，蜂窝蓄水体，蜂窝蓄水体通过管道与竖向分布的透明储水桶连接，透明储水桶上带有高度刻度，所述蜂窝蓄水体上端覆盖有铁丝网，土体设置于铁丝网上方。

优选的，所述模型箱内部具有底部框架板，下部的滑轨设置于底部框架板上，底部框架板以下形成所述安置槽，所述蜂窝蓄水体设置于安置槽内。