[发明专利]一种渗流固化砂土的自感知试样成型方法

说明书

本发明公开了一种渗流固化砂土的自感知试样成型方法，通过组装成型模具，使柔性导电网在渗流路径上不干扰砂的放置，且在砂放置完成后柔性导电网切入砂的渗流路径且不影响渗流固化液的流动。本发明克服现有渗流固化砂土的自感知试样中，难以安置插入试样的测量电阻的四个导电网的问题。

技术领域

本发明属于岩土工程领域，尤其涉及一种渗流固化砂土的自感知试样成型方法。

背景技术

硅溶胶渗流经过砂土形成固化的硅凝胶-砂复合体。硅溶胶中掺杂有碳纳米管后，形成的碳纳米管增强的硅凝胶-砂复合体，其电阻会随压力以及损伤而变化，因此碳纳米管增强的硅凝胶-砂复合体可以作为自感知材料监测固化的砂土地基受力以及损伤情况。因此需要制作碳纳米管增强的硅凝胶-砂复合体试样，从而进行压力和电阻关系测试。

虽然在混凝土中，已有文献制作碳纳米管掺杂的混凝土试样且测试压力与电阻关系，但是混凝土试样是直接搅拌而成，而在搅拌而成的试样中插入导电铜网或金属片作为测量电阻的电极较为容易。但是硅溶胶固化砂土不同之处在于硅溶胶不是基于搅拌来固化砂土，而是通过渗流来固化砂土，因此渗流固化砂土试样的情况下，如何在试样中插入测量电阻的四个电极成为较为困难的问题。另外，在硅溶胶渗流砂土的渗流路径上垂直放置导电网时，砂土固化后导电网的后方会形成空洞，如何监测以及压实此空洞也是较为困难的问题。

发明内容

本发明为了克服现有渗流固化砂土的试样中，难以安置插入砂试样中用于测量电阻的四个导电网的问题，以及在硅溶胶渗流砂土的渗流路径上避免导电网后方形成空洞，本发明提供了一种渗流固化砂土的自感知试样成型方法。

本发明的技术方案如下所示：

一种渗流固化砂土的自感知试样成型方法，包括以下步骤：

步骤1，组装成型模具，所述成型模具包括第一面板、第二面板、第三面板、第四面板及底板，所述第一面板、第二面板、第三面板及第四面板围设形成包围框，所述包围框与底板连接形成容纳砂试样的砂土成型腔，底板开设与所述砂土成型腔连通的硅溶胶输入口；所述第二面板从上到下依次开设四个输入通孔，所述输入通孔一端设置在第二面板顶部、且另一端设置在第二面板内侧，所述第四面板从上到下依次开设与四个输入通孔配合的四个输出通孔；

步骤2，放置柔性导电网，所述柔性导电网两端均设置有拉线，四个柔性导电网分别设置在四个输入通孔内，设置在柔性导电网一端的拉线经过砂土成型腔、对应的输出通孔后延伸至输出通孔外；

步骤3，放置砂，将砂灌入成型模具的砂土成型腔内形成砂试样，此时柔性导电网位于输入通孔内且不阻挡灌砂；

步骤4，移动柔性导电网，拉动每个柔性导电网延伸至输出通孔外的拉线，使柔性导电网水平铺展至砂试样内部，且柔性导电网部分探出砂试样侧部；

步骤5，注射硅溶胶，将硅溶胶输入口与硅溶胶注射装置的输出端连通，通过硅溶胶注射装置从底部将硅溶胶加压渗流经过成型模具中的砂；

步骤6，拆除成型模具，砂中的硅溶胶固化为硅凝胶胶结砂颗粒后，拆除成型模具。

优选地，执行所述步骤5后，对每一柔性导电网，来回拉动其两端的拉线直至两端拉线的拉力差稳定。

优选地，所述拉力差稳定的判定方法为：循环来回拉动柔性导电网两端拉线并监测两端拉线拉力T₁和T₂；计算每个循环中拉力差的峰值；绘制拉力差的峰值变化曲线，当连续若干个峰值差均在预设范围内，则拉力差稳定。

优选地，执行所述步骤5之后，封闭成型模具底部的硅溶胶输入口，成型模具配合砂土成型腔内的砂设有压实件，在成型模具底部设置弹簧，弹簧底部固定，在成型模具顶部设置加速度传感器，在加速度传感器上设置磁铁块，配合磁铁块设置电磁铁；确定通入电磁铁的电流的最佳频率，并对电磁铁通入此最佳频率的电流。