[发明专利]一种可分层控制水位的分层沉降模型试验装置及试验方法

摘要

本发明公开了一种可分层控制水位的分层沉降模型试验装置及试验方法，适用于岩土工程技术领域使用。包括模型箱、分层水位控制水箱、地下水抽水装置、数字拍照分析系统、数据测量设备和数据采集设备。模型箱左右两侧设有进水口，通过软管与分层水位控制水箱连接，分层水位控制水箱内设置为互不连通的三个区域，地下水抽水装置用于对土样内部承压层进行抽水，数字拍照分析系统分布在模型箱主体的前后两侧，用于监测和分析不同土层分层沉降特性，数据测量设备用于测量土体表面沉降量和内部应力值。其结构简单检测效果好，用于研究承压层降水时引起的土体表面沉降时空演化规律和距抽水金属毛细管不同距离处不同土层压缩变形和应力变化规律。

主权项

1.一种可分层控制水位的分层沉降模型试验装置，其特征在于：它包括模型箱、分层水位控制水箱、地下水抽水装置、数字拍照分析系统、数据测量系统和数据采集设备；所述模型箱包括模型箱主体(2)和设置在模型箱主体(2)上方的模型箱上盖(1)，模型箱上盖(1)上设有抽水金属毛细管(12)和传感器信号线通过的贯穿孔，所述模型箱主体(2)内设有土体，所述土体从下向上依次设置有第一层淤泥质粘土层(4)、标准砂层(5)、第二层淤泥质粘土层(4)，土体上方设有线性位移计固定架(3)，线性位移计固定架(3)设有多个线性位移计(8)，线性位移计(8)的尖端与第二层淤泥质粘土层(4)上表面接触，模型箱左右两侧为设置有9个模型箱进水口(11)的金属板，进水口按照高度从上到下的顺序分为三组，每组3个模型箱进水口(11)，模型箱左右两侧的第一组模型箱进水口(11)位置对应箱内第一层淤泥质粘土层(4)，第二组模型箱进水口(11)位置对应箱内标准砂层(5)，第三层模型箱进水口(11)位置对应箱内第二层淤泥质粘土层(4)，模型箱前后两侧为透明钢化玻璃，嵌固在连接于金属板的铝合金角钢中，所述分层水位控制水箱为两个独立的有机玻璃箱体，放置于模型箱主体(2)左右两侧，即带有模型箱进水口(11)的金属板外侧，有机玻璃箱体内部空间利用两块有机玻璃板划分为互不连通的分层水位控制水箱区域I(13)、分层水位控制水箱区域II(14)和分层水位控制水箱区域III(15)，三个分层水位控制水箱区域容积依次增大，分层水位控制水箱区域I(13)控制第一层淤泥质粘土层(4)水位、分层水位控制水箱区域II(14)控制标准砂层(5)水位，分层水位控制水箱区域III(15)控制第二层淤泥质粘土层(4)水位，每个水箱区域底部设有带有出水阀门(16)的出水口，并利用一进三出分水器(18)与相应的三个进水口连接，每个出水阀门(16)高于与之相连接的模型箱进水口(11)2cm，所述地下水抽水装置包含抽水金属毛细管(12)、导水硅胶管(7)和蠕动泵(6)三个部分，所述蠕动泵(6)设置在模型箱上盖(1)上方，抽水金属毛细管(12)通过导水硅胶管(7)与蠕动泵(6)相连接，所述数字拍照分析系统包含高精度数码照相机、三角支架、照明设备和粒子图像测速设备，两台高精度数码照相机通过三角支架分别架设在模型箱前后两侧，分别正对模型箱的两块透明钢化玻璃，所述数据测量系统包括孔隙水压力计(PPT)、土压力盒(EPC)、线性位移计(8)及线性位移计固定支架(3)，线性位移计固定支架(3)由通过螺栓固定在模型箱上的6根开孔方管组成，方管上设有用于插入并固定线性位移计(8)的孔洞，孔隙水压力计(PPT)用于测量土体中孔隙水压力，土压力盒(EPC)用于测量土体中的土压力，线性位移计(8)用于测量土体表面的沉降量；所述数据采集设备采用datataker智能数据采集系统。