CN213068497U - 一种土工离心机用复合地基刚性加载试验*** - Google Patents
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Abstract
实用新型提供一种土工离心机用复合地基刚性加载试验***。该试验***包括模型箱、加重液储箱、刚性沉箱、监测***和土工离心机。加重液储箱固定在离心机转臂上，刚性沉箱放置于复合地基上。加重液储箱可以通过电动调节阀控制加重液流出与否及其流出速率。电动调节阀可以通过计算机远程操作，在离心机不停机的情况下控制加重液流出与否和流出速率。刚性沉箱箱底的上表面中央等距离布设有压力传感器，可以实时监测加重液施加在刚性沉箱底部的压力值即荷载大小。该试验***在离心机不停机的情况下，可以实现复合地基多次分级或一次连续、快速或慢速刚性加载，其加载次数和加载速率完全可控，原理简单，操作方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及土工离心机模型试验荷载施加方式，特别涉及一种土工离心机用复合地基刚性加载试验***。
背景技术
复合地基是一种常用的地基处理方法，通过加固土体、置换软弱层或设置加筋材料等技术手段，可大幅提高天然地基的承载能力，亦能有效减小天然地基的沉降变形，因而得到工程界的广泛应用。
目前在复合地基承载力测试领域，最直观、最可靠的要属原位静载荷试验。由于其周期长、成本巨大以及现场制约条件多等原因，常常不易或者不便开展。土工离心模型试验是将1/N比例尺的模型置于特制的离心机吊篮中，在Ng离心加速度的条件下进行缩小比尺模型试验。与现场试验相比，土工离心模型试验能有效克服上述缺点，被大量应用于复合地基地基承载力测试研究中。
由于离心机特殊的试验环境，在离心机运转过程中试验人员无法靠近离心机吊篮对模型实施加载操作。并且，在实际工程项目中，复合地基加载方式比较多：既有单次连续加载又有多次分级加载，既有快速也有慢速加载。
因此，亟需开发一种可以在离心机运转过程中模拟复合地基多种加载方式的加载试验***。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种土工离心机用复合地基刚性加载试验***，以解决现有技术中存在的问题。
为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种土工离心机用复合地基刚性加载试验***，包括模型箱、加重液储箱、刚性沉箱、监测***和土工离心机。
所述土工离心机包括吊篮、离心机转轴和离心机转臂。所述监测***包括数据采集处理器、土压力传感器、孔压传感器、薄膜压力传感器、LVDT位移传感器和压力传感器。所述土压力传感器、孔压传感器、薄膜压力传感器、LVDT位移传感器和压力传感器均与数据采集处理器相连。所述数据采集处理器与计算机相连。
所述模型箱为上端敞口的矩形箱体。所述模型箱的内腔中依次铺设有砂垫层和复合地基。所述复合地基中埋设有若干土压力传感器和孔压传感器。所述模型箱布置在吊篮内。所述模型箱的底部与吊篮的底板固定连接。
所述刚性沉箱布置在复合地基上表面。所述复合地基与刚性沉箱之间敷设有薄膜压力传感器。所述刚性沉箱为上端敞口的矩形箱体。所述刚性沉箱上端敞口的四角处分别布设有LVDT位移传感器。所述刚性沉箱箱底的上表面布设有若干压力传感器。
所述加重液储箱整体为带盖箱体。所述加重液储箱固定在离心机转臂。所述加重液储箱的外壁上设置有导管。所述导管一端与加重液储箱的内腔连通，另一端伸入到刚性沉箱的内腔中。所述导管的管路上设置有电动调节阀。所述加重液储箱内腔中储存有加重液。
所述土工离心机运行时，离心机转臂带动吊篮绕离心机转轴高速旋转。远程控制电动调节阀的开度实现不同的加重液流速目标值。所述压力传感器实时监测加重液施加在刚性沉箱底部的压力，反馈荷载的大小。所述土压力传感器和孔压传感器成组记录复合地基的内部不同位置的应力和孔压情况。所述薄膜压力传感器记录复合地基的荷载分布情况。所述LVDT位移传感器监测加载过程中刚性沉箱四角处的沉降信息,并可计算出刚性沉箱倾斜度。所述数据采集处理器采集存储土压力传感器、孔压传感器、薄膜压力传感器、LVDT位移传感器和压力传感器的监测数据后，传递至计算机。
进一步，所述复合地基包括增强体和地基土。
进一步，所述砂垫层的厚度≥20mm。所述砂垫层采用级配均匀的砂料填筑。所述砂料最大粒径为2mm。
进一步，所述刚性沉箱采用玻璃钢材质制得。
本实用新型的技术效果是毋庸置疑的：在离心机不停机的情况下，实现复合地基刚性沉箱多次分级或者一次连续加载，且每级荷载可实现快速或慢速连续加载，原理简单，操作方便。
附图说明
图1为试验***结构示意图；
图2为试验***工作示意图；
图3为模型箱结构示意图；
图4为模型箱俯视图；
图5为加重液储箱结构示意图；
图6为刚性沉箱结构示意图；
图7为刚性沉箱俯视图。
图中：模型箱1、加重液储箱2、电动调节阀201、导管202、加重液203、刚性沉箱3、监测***4、土压力传感器401、孔压传感器402、薄膜压力传感器403、LVDT位移传感器404、压力传感器405、复合地基5、地基土501、增强体502、砂垫层6、土工离心机7、吊篮701、离心机转轴702、离心机转臂703。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思路的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。
实施例1：
参见图1，本实施例提供一种土工离心机用复合地基刚性加载试验***，包括模型箱1、加重液储箱2、刚性沉箱3、监测***4和土工离心机7。
所述土工离心机7包括吊篮701、离心机转轴702和离心机转臂703。参见图2，所述土工离心机7运行时，离心机转臂703带动吊篮701绕离心机转轴702高速旋转，吊篮701摇起至与转臂703平行。所述监测***4包括数据采集处理器、土压力传感器401、孔压传感器402、薄膜压力传感器403、LVDT位移传感器404和压力传感器405。所述土压力传感器401、孔压传感器402、薄膜压力传感器403、LVDT位移传感器404和压力传感器405均与数据采集处理器相连。所述数据采集处理器与计算机相连。
参见图3和图4，所述模型箱1为上端敞口的矩形箱体。所述模型箱1的内腔中依次铺设有砂垫层6和复合地基5。所述复合地基5包括地基土501和增强体502。所述复合地基5中埋设有土压力传感器401和孔压传感器402。所述薄膜压力传感器403布设在刚性沉箱3和复合地基5之间。所述模型箱1布置在吊篮701内。所述模型箱1的底部与吊篮701的底板固定连接。所述土压力传感器401和孔压传感器402可以实时记录复合地基5的土压力和孔隙水压力值，根据其变化情况可用于判定某级荷载作用下地基土固结完成，从而开始下个分级加载。所述薄膜压力传感器403可以实时记录复合地基5的增强体502和地基土501的荷载分布情况，进而研究“荷载分配”机制。
参见图6和图7，所述刚性沉箱3布置在复合地基5上表面。所述刚性沉箱3为上端敞口的矩形箱体。所述刚性沉箱3上端敞口的四角处分别布设有LVDT位移传感器404。试验开始前，LVDT位移传感器404可用来监测刚性沉箱四角的沉降并计算刚性沉箱倾斜信息，以矫正刚性沉箱3水平放置。所述刚性沉箱3箱底上表面的中央等间距间隔布设有多个压力传感器405。
参见图5，所述加重液储箱2整体为带盖箱体。所述加重液储箱2固定在离心机转臂703。所述加重液储箱2的外壁上设置有导管202。所述导管202一端与加重液储箱2的内腔连通，另一端由刚性沉箱3上端敞口伸入到刚性沉箱3的内腔中。所述导管202的管路上设置有电动调节阀201。所述加重液储箱2内腔中储存有加重液203。所述电动调节阀201控制加重液203的流出与否和流出速率，从而实现荷载的分级和施加快慢。
所述土工离心机7运行时，离心机转臂703带动吊篮701绕离心机转轴702高速旋转。所述电动调节阀201控制加重液203按预设速率多次或一次流入刚性沉箱3,实现多次分级或一次连续加载。所述压力传感器405实时监测加重液施加在刚性沉箱底部的压力值即荷载大小。所述土压力传感器401和孔压传感器402成组记录复合地基5的内部不同位置的应力和孔压分布情况。所述薄膜压力传感器403可以实时记录复合地基5的增强体502和地基土501的荷载分布情况、确定“荷载分配”机制。所述LVDT位移传感器404监测加载过程中刚性沉箱3的沉降信息，并可经计算获得沉箱倾斜度。所述数据采集处理器采集存储土压力传感器401、孔压传感器402、薄膜压力传感器403、LVDT位移传感器404和压力传感器405的监测数据后，传递至计算机。
本实施例可在离心机运转过程中，通过远程控制实现多次分级或者一次连续、快速或者慢速加载，具有十分重要的应用价值。
实施例2：
本实施例提供一种基础的土工离心机用复合地基刚性加载试验***，包括模型箱1、加重液储箱2、刚性沉箱3、监测***4和土工离心机7。
所述土工离心机7包括吊篮701、离心机转轴702和离心机转臂703。所述监测***4包括数据采集处理器、土压力传感器401、孔压传感器402、薄膜压力传感器403、LVDT位移传感器404和压力传感器405。所述土压力传感器401、孔压传感器402、薄膜压力传感器403、LVDT位移传感器404和压力传感器405均与数据采集处理器相连。所述数据采集处理器与计算机相连。
所述模型箱1为上端敞口的矩形箱体。所述模型箱1的内腔中依次铺设有砂垫层6和复合地基5。所述复合地基5中埋设有若干土压力传感器401和孔压传感器402。所述模型箱1布置在吊篮701内。所述模型箱1的底部与吊篮701的底板固定连接。
所述刚性沉箱3布置在复合地基5上表面。所述复合地基5与刚性沉箱3之间敷设有薄膜压力传感器403。所述刚性沉箱3为上端敞口的矩形箱体。所述刚性沉箱3上端敞口的四角处分别布设有LVDT位移传感器404。所述刚性沉箱3箱底的上表面中央等距离布设有若干压力传感器405。
所述加重液储箱2整体为带盖箱体。所述加重液储箱2固定在离心机转臂703。所述加重液储箱2的外壁上设置有导管202。所述导管202一端与加重液储箱2的内腔连通，另一端伸入到刚性沉箱3的内腔中。所述导管202的管路上设置有电动调节阀201。所述加重液储箱2内腔中储存有加重液203。所述加重液203是按照试验所需荷载大小，调配的具有特定密度的液体。
所述土工离心机7运行时，离心机转臂703带动吊篮701绕离心机转轴702高速旋转。远程控制电动调节阀201的开度实现不同的加重液流速目标值。所述压力传感器405实时监测加重液203施加在刚性沉箱3底部的压力，反馈荷载的大小。所述土压力传感器401和孔压传感器402成组记录复合地基5的内部不同位置的应力和孔压情况。所述薄膜压力传感器403记录复合地基5的荷载分布情况。所述LVDT位移传感器404监测加载过程中刚性沉箱3四角处的沉降信息,并可计算出刚性沉箱倾斜度。所述数据采集处理器采集存储土压力传感器401、孔压传感器402、薄膜压力传感器403、LVDT位移传感器404和压力传感器405的监测数据后，传递至计算机。
本实施例通过远程操作电动调节阀，可在离心机不停机的情况下控制加重液流出与否和流出速率。刚性沉箱内部中央等距离分布压力传感器，可以实时监测加重液施加在刚性沉箱底部的压力值即荷载大小。刚性沉箱顶部四角安装四个LVDT位移传感器，用于监测试验过程中刚性沉箱的沉降和倾斜度。分布在复合地基内的土压力传感器和孔压传感器可监测地基土内部的土压力以及孔隙水压力(简称孔压)。布置在沉箱底部覆盖区域、复合地基表面的薄膜压力传感器能够实时测量增强体和地基土的荷载分布情况，确定“荷载分配”机制。本实用新型在离心机不停机的情况下，可以实现复合地基多次分级或一次连续、快速或慢速刚性加载，其加载次数和加载速率完全可控，原理简单，操作方便。
实施例3：
本实施例主要结构同实施例2，其中，所述复合地基5包括地基土501和增强体502。所述薄膜压力传感器403记录复合地基5的增强体502和地基土501的荷载分布情况。
在实际生产中，本实施例适用于各类复合地基，如土和灰土挤密桩、挤密砂桩、水泥粉煤灰碎石桩、夯实水泥土桩、微生物加固土体、加筋材料和土体置换等复合地基。不同类型复合地基试样的配制按相应复合地基标准方法及要求完成。不同类型复合地基传感器的布设亦有所不同。
对于增强体502为类似“桩体”的复合地基，如挤密砂桩、水泥粉煤灰碎石桩等。所述薄膜压力传感器403应布设在复合地基表面、“桩体”和地基土之上。土压力传感器401和孔压传感器402按一定距离和深度布设在增强体502之间的地基土501内。
对于所述增强体502和地基土501为较均一的复合地基，如加筋材料、土体置换等。所述薄膜压力传感器403布设在复合地基表面、均一体之上。所述土压力传感器401和孔压传感器402可在均一体内均匀布设。
实施例4：
本实施例主要结构同实施例2，其中，所述土工离心机7运行时，离心机转臂703带动吊篮701绕离心机转轴702高速旋转，吊篮701摇起至与转臂平行。远程控制电动调节阀201的开度实现不同的加重液流速目标值。电动调节阀201可在土工离心机7运转时,控制加重液203流出与否和加重液流出速率。所述加重液203按不同速率流入刚性沉箱3可实现不同速率加载，模拟复合地基快、慢受荷。通过控制所述加重液203流出次数，实现多次或者一次加载，模拟复合地基多次分级或者一次连续受荷。所述压力传感器405实时监测加重液203施加在刚性沉箱3底部的压力，反馈荷载的大小。所述土压力传感器401和孔压传感器402成组记录复合地基5的内部不同位置的应力和孔压情况。所述薄膜压力传感器403记录复合地基5的荷载分布情况。所述LVDT位移传感器404监测加载过程中刚性沉箱3四角处的沉降信息,并可计算出刚性沉箱倾斜度。所述数据采集处理器采集存储土压力传感器401、孔压传感器402、薄膜压力传感器403、LVDT位移传感器404和压力传感器405的监测数据后，传递至计算机。
实施例5：
本实施例主要结构同实施例2，其中，所述砂垫层6的厚度≥20mm。所述砂垫层6采用级配均匀的砂料填筑。所述砂料最大粒径为2mm。
实施例6：
本实施例主要结构同实施例2，其中，所述刚性沉箱3采用玻璃钢材质制得。
Claims (4)
1.一种土工离心机用复合地基刚性加载试验***，其特征在于：包括模型箱(1)、加重液储箱(2)、刚性沉箱(3)、监测***(4)和土工离心机(7)；
所述土工离心机(7)包括吊篮(701)、离心机转轴(702)和离心机转臂(703)；所述监测***(4)包括数据采集处理器、土压力传感器(401)、孔压传感器(402)、薄膜压力传感器(403)、LVDT位移传感器(404)和压力传感器(405)；所述土压力传感器(401)、孔压传感器(402)、薄膜压力传感器(403)、LVDT位移传感器(404)和压力传感器(405)均与数据采集处理器相连；所述数据采集处理器与计算机相连；
所述模型箱(1)为上端敞口的矩形箱体；所述模型箱(1)的内腔中依次铺设有砂垫层(6)和复合地基(5)；所述复合地基(5)中埋设有若干土压力传感器(401)和孔压传感器(402)；所述模型箱(1)布置在吊篮(701)内；所述模型箱(1)的底部与吊篮(701)的底板固定连接；
所述刚性沉箱(3)布置在复合地基(5)上表面；所述复合地基(5)与刚性沉箱(3)之间敷设有薄膜压力传感器(403)；所述刚性沉箱(3)为上端敞口的矩形箱体；所述刚性沉箱(3)上端敞口的四角处分别布设有LVDT位移传感器(404)；所述刚性沉箱(3)箱底的上表面布设有若干压力传感器(405)；
所述加重液储箱(2)整体为带盖箱体；所述加重液储箱(2)固定在离心机转臂(703)；所述加重液储箱(2)的外壁上设置有导管(202)；所述导管(202)一端与加重液储箱(2)的内腔连通，另一端伸入到刚性沉箱(3)的内腔中；所述导管(202)的管路上设置有电动调节阀(201)；所述加重液储箱(2)内腔中储存有加重液(203)。
2.根据权利要求1所述的一种土工离心机用复合地基刚性加载试验***，其特征在于：所述复合地基(5)包括增强体(502)和地基土(501)。
3.根据权利要求1所述的一种土工离心机用复合地基刚性加载试验***，其特征在于：所述砂垫层(6)的厚度≥20mm；所述砂垫层(6)采用级配均匀的砂料填筑；所述砂料最大粒径为2mm。
4.根据权利要求1所述的一种土工离心机用复合地基刚性加载试验***，其特征在于：所述刚性沉箱(3)采用玻璃钢材质制得。
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|---|---|---|---|
| CN202021606387.2U CN213068497U (zh) | 2020-08-05 | 2020-08-05 | 一种土工离心机用复合地基刚性加载试验*** |
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| CN202021606387.2U CN213068497U (zh) | 2020-08-05 | 2020-08-05 | 一种土工离心机用复合地基刚性加载试验*** |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111965037A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-20 | 重庆大学 | 一种土工离心机用复合地基刚性加载试验***及加载试验方法 |
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2020
- 2020-08-05 CN CN202021606387.2U patent/CN213068497U/zh active Active
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| CN111965037A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-20 | 重庆大学 | 一种土工离心机用复合地基刚性加载试验***及加载试验方法 |
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