CN104280531A - 土工振动台试验上覆压力加载装置 - Google Patents

Abstract

土工振动台试验上覆压力加载装置，包括模型箱，所述加载装置还包括气囊、气源和压盖，所述气囊设在模型箱内，通过管线和气源连接，所述压盖覆盖模型箱口，并和模型箱壁固定连接。本发明可有效的拓展现有振动台试验中研究地基土体的深度，为深入研究深部土体的动力特性提供技术支撑。

Description

土工振动台试验上覆压力加载装置

技术领域

本发明涉及一种用于土工振动台试验模拟土体上覆压力的设备，属于试验装置技术领域。该设备特别适用于土工振动台试验以及土工离心机振动台试验中模拟试验土体上覆压力，不仅可以模拟建筑物(构筑物)的基底压力，也可以模拟深厚覆盖层上作用的上覆土体自重应力。该装置在不增加振动台承重的前提下可以模拟土体附加应力或深部土体有效应力，为进一步研究一定应力水平下的土体动力特性试验提供重要的技术支撑。

背景技术

原位试验的场地条件完全真实，其试验结果相对可靠，但对于***、污染物扩散、地震破坏等问题，由于所处环境介质复杂、多相多场相互作用强烈、时空跨度大，进行现场全过程监测难度较大。相比之下，缩尺模型试验在揭示这些过程的机理、验证科学理论和解决工程技术问题时，更为灵活有效。

岩土工程抗震研究领域得到广泛应用的振动台模型试验有两类：普通振动台试验(1g重力加速度)和离心机振动台试验(ng重力加速度)。振动台模型试验可施加各种形式的地震波，用以模拟若干地震现象的初震、主震和余震全过程，可直观地了解和认识地震过程中试验对象的反应特征和破坏现象，目前已成为土工抗震研究的一种主要技术手段。研究内容已涉及地基与基础的静动力响应分析、建筑液化震陷、堤坝和边坡的变形及稳定性评价、地下结构地震破坏与上浮、土--结构相互作用、土工构筑物地震反应、土体液化等诸多方面，取得了***的科研成果。

受到振动台台面尺寸和承载能力的限制，模型地基的土层厚度十分有限，一般不超过2m。对于地基上存在的建筑物(构筑物)，亦或是试验对象为埋深较深的土体，由于实际存在的土体上覆压力在试验中未能得到相应体现，将导致模型地基的应力状态与原型地基的初始应力状态不符。因此在上述条件下进行的振动台试验得到的模型地基以及结构物的地震反应难以真实地再现实际原型地基和其上结构的地震反应。

场地液化评价与抗液化处理一直是岩土地震工程领域的重要课题。振动台试验虽然可以较好地体现模型的抗震性能，但由模型的试验无法反映实际的应力状态，故推算的原型结构及地基土体的抗震性能还存在较大的争议。因此试验过程中正确模拟原型实际应力决定了试验结果的可靠性及真实性，为评价实际原型地基和其上结构的地震反应提供技术支撑。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种土工振动台试验上覆压力加载装置，用于振动台模型试验中实现土体上覆荷载的施加，使得模型土体与原型土体的应力水平相匹配，从而实现原位应力水平下的地基土体或土--结构相互作用体系的振动台试验。

实现本发明目的的技术方案是：土工振动台试验上覆压力加载装置，包括模型箱，所述加载装置还包括气囊、气源和压盖，所述气囊设在模型箱内，通过管线和气源连接，所述压盖覆盖模型箱口，并和模型箱壁固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述模型箱内还设有水平延伸的上、下保护层，所述气囊设在上、下保护层之间的空间内。

作为本发明的进一步改进，所述气源设有压力表和调压阀。

作为本发明的进一步改进，所述压盖和模型箱之间采用螺栓连接。

    本发明的有益效果如下：

① 设备结构简单。该装置可通过专业加工，实现与现有试验模型箱的配套使用；

② 气压加载。试验土样不仅受荷均匀，而且对于土样上覆压力较大的工况，可以减少因实物加载带来的麻烦，进而避免因加载自重对试验结果的影响；

③ 加载方式简单灵活。根据试验模型和条件，可选用高压气瓶、气泵等作为加载气源，通过调压阀装置可精确控制气囊压力的大小和加载速率，确保土样内部压力均匀传递，并可根据试验要求随时改变气囊内部压力大小；

④ 该设备也可作为试验制样过程中的固结设备。通过控制气囊压力的大小及加载速率，使土样完成有效固结。

该振动台试验上覆压力加载装置可达到以下技术指标：

(1) 压力范围：0~300kPa；

(2) 模型土样尺寸：可根据试验要求，加工制作配套的气囊尺寸；

(3) 模拟土体深度：设备可模拟0~50m埋深土体的上覆压力。

本发明可有效的拓展现有振动台试验中研究地基土体的深度，为深入研究深部土体的动力特性提供技术支撑。

附图说明

图1为本发明实施例1的剖面示意图；

图2为本发明实施例1中压盖及模型箱的受力示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图做进一步说明。

如图1所示，土工振动台试验上覆压力加载装置100，由模型箱1、气囊2、气源3和压盖4组成，模型箱1内还设有水平延伸的上保护层8a和下保护层8b，气囊2设在上保护层8a和下保护层8b围成的空间内，并通过管线5和气源3连接，压盖4覆盖模型箱口11，并和模型箱壁12固定连接。

气源3可选用高压气瓶或气泵，气源3带有调压阀6和压力表7，气源3通过调压阀6将气体供入气囊2，气囊2结合压盖4将气压施加到模型箱1内的试验土样9的表面。气囊2压力的大小及施加速度通过调压阀6进行控制，以满足试验要求。

   压盖4与模型箱1之间采用螺栓10联接成整体，气囊2通过压盖4在气囊压力与模型箱内力之间建立平衡，使得气囊压力可有效的传递到试验土样内部。压盖4及模型箱1的受力示意图见附图2所示。

Claims (5)

1. 土工振动台试验上覆压力加载装置，包括模型箱，其特征是，所述加载装置还包括气囊、气源和压盖，所述气囊设在模型箱内，通过管线和气源连接，所述压盖覆盖模型箱口，并和模型箱壁固定连接。

2. 根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述模型箱内还设有水平延伸的上、下保护层，所述气囊设在上、下保护层之间的空间内。

3. 根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述气源设有压力表和调压阀。

4. 根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述压盖和模型箱之间采用螺栓连接。

5. 根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述气源采用高压气瓶或气泵。