[发明专利]一种大尺寸模型试验土体的制备方法

摘要

本发明公开了一种大尺寸模型试验土体分层振实制备方法，包括以下步骤：填土方案确定，土体填筑前处理，分块取土、放土，整体铺平，整体振实，振实质量检测，埋放试验仪器和装置，铺设标识层，使用CPT或其他原位测试仪器测试土体性质，并可以根据需要对模型土进行饱和。本发明推荐了采用抽真空降低含水量、适当风干晾晒和其他方法及其组合降低粉土、粉砂土的含水量，节省了采用烘干等方法的人工和费用。填土步骤合理简单，能够较准确控制模型土的填筑质量和均匀性，适合对模型土要求较高的模型试验。根据试验需要在填土层中铺设标识层，能够通过试验后开挖或侧壁透明观察窗直接观察土体的变形情况。

主权项

一种大尺寸模型试验土体分层振实制备方法，填土方案确定前开展前期的小型振实试验，通过试验确定在某一含水量下达到目标密度的可行性，并确定土体单层厚度、振实机械、振实次数和振实机械的行进速度参数；土体分层振实时，该土层上、下部土体密度有差别，上部土体密度大，根据模型土密度误差允许范围，通过该小型振实试验确定单层土的合理厚度；在单层土可选厚度范围内，选择较大值，以减少土样制备工作量；其特征在于，该方法包括下述步骤：1)填土方案确定：上述小型振实试验基本参数确定后，根据试验槽的大小和所需填土高度计算填土总质量，根据试验槽的大小将整个区域分成若干个面积区块，依据区块面积和单层填土高度计算各区块单层填筑质量；2)土体填筑前处理：取于自然中的土料密度和含水量不均匀，填筑前通过以下方式处理：(1)真空抽水处理、(2)风干晾晒、(3)通过混合翻拌方法均匀密度和含水量，(4)上述三种方法的不同组合；3)取土、放土，整体铺平：将满足区块单层填土质量的土料放入区块，将各区块内的土犁松，并整理平整；4)整体振实：使用振实机械振实土层，确保每个单位面积上的土的振实遍数相同，并最终达到填土方案中设计的土层厚度；5)振实质量检测：每层振实完成后，选择不同位置测量各处土体密度和含水量，若各测点密度均值仍小于设计密度10％，则此层需进行补振，若各测点密度均值大于设计密度10％，将此层犁松后，重新振实，若各测点密度与平均密度的差异大于10％，将此层犁松，重新平整后振实；6)埋放试验装置和仪器：根据试验需要，在每层土振实后，挖孔，孔壁挂毛，放入试验装置和仪器，并使用手工夯实，使其周围土体密度达到设计要求；7)铺设染色层：振实并埋放好试验装置和仪器后，平整土层表面，并用水平尺检测层表面的水平度；完成后，如需要在土层中制作标识层来观察土体变形情况，则在土层表面铺设一层颜色与土体不同的粉粒材料；之后，按照权利要求1所述步骤2)～7)的方法进行下一层处理，直至完成；如需制备饱和土，按照上述方法完成制备工作后，进行步骤8)，否则直接进行步骤9)；8)模型土饱和处理：在进行填土前，需在试验槽底部设置供水管网，供水系统能够测控进水压力和进水量，按照上述方法完成制备工作后，通过供水管网自下而上提高水头直至完成饱和处理；9)土体性质原位测试：上述工作完成后，在试验槽内选择测点，使用原位测试仪器测试土体性质。