一种液化土充填性能试验方法及装置

1.本发明属于液化土充填性能测试技术领域，涉及液化土充填性能试验方法及装置，具体为一种液化土充填性能的测试方法与评价指标试验装置。


背景技术：

2.在各类基槽回填施工过程中，往往会遇到回填空间窄、深度大、回填土夯实质量不稳定、回填土不密实，回填后易沉陷等难题。为确保工程质量，常采用素混凝土进行回填，但素混凝土回填成本高、后期维护维修难度大，大范围推广应用受到限制。近年来，造价低、性能指标好的液化土成为回填施工的重要应用材料。
3.液化土是由土、胶凝材料、水（必要时可加入外加剂）按一定比例搅拌均匀，具有良好流动性，采用浇筑等方式施工，硬化后具有一定的强度和耐久性的一种材料。近年来，广泛应用于各类工程如基坑、管涵、空洞、采空区、巷道等的回填中，由于液化土具有流动度大等优异的工作性能备受工程建设者们的关注。
4.但是关于针对不同工况下液化土充填性能的评价指标与方法尚没有建立。如何有效测评不同工况下液化土的充填性能，对后续施工过程确定充填距离等参数非常重要。因此，设计一种能够针对不同工况下充填性能试验方法及装置，形成一种科学检测标准，快捷准确的为不同强度的液化土、不同工况下的充填距离提供有效依据，填补现有的技术空白，可有效促进液化土技术的应用与发展。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种能够模拟不同工况下液化土的充填情况，保证液化土充填层的施工质量，快速、准确的测试液化土充填性能的试验测试装置及方法。
6.为了实现本发明目的，采用如下技术方案实现：一种液化土充填性能试验测试装置，包括模拟箱、压力表、输料泵、安全阀和供料系统。模拟箱、压力表、输料泵、供料系统依次连接，输料泵与压力表之间设置一支路，支路上连接安全阀，支路末端连接供料系统。所述模拟箱使用透明刚性材质壳体，上方有同材质可拆卸上盖，上盖预留排气孔；所述模拟箱下部设有进料口，模拟箱内填充有模拟工况的填料，底部的进料口通过主管路连接输料泵，所述输料泵通过主管路连接供料系统，所述输料泵通过支管路连接安全阀，所述安全阀通过支管路连接供料系统；所述模拟箱底部的进料口连接的主管路上安装压力表。
7.上述液化土充填性能试验装置具有如下有益效果：第一、本发明装置模拟箱采用透明材质，可直接观察液化土在试块中的充填过程，客观、全面、清晰的反映液化土在不同工况下的充填性能，是对液化土工作性能测试评价的有效补充。
8.第二、模拟箱下端与进料口连接，上端使用可拆卸的紧固上盖，安装、拆卸、清洗简单。
9.第三、进料口设置在透明刚性模拟箱下方，排除了重力作用对充填性能的影响，数据真实度高。
10.第四、安全阀可在达到设定压力时开启，开启后系统压力恒定，充填高度不变，保压t秒后读取充填高度，避免了人为关闭输料泵造成的误差。
11.第五、连接装置的管道直径d≥1.5d1，模拟箱直径φ≥1.5d2，d1＜d2，液化土颗粒不受管道边界和模拟箱边界的影响，使得试验数据真实度高。
12.第六、测试完成后，模拟工况的填料可倒出清洗后重复使用。测试所需液化土少，避免了现场实测试验所需的人力和物力，经济性好。
13.另外，为了实现本发明目的，本发明还提供了一种液化土充填性能的试验方法，包括如下步骤：（1）、将模拟箱固定好；（2）、将模拟箱底部的进料口依次通过主管路连接压力表、输料泵和供料系统；（3）、在主管路的压力表与输料泵之间设置支管路连接安全阀，支路末端连接供料系统；（4）、检查装置的密封性和和设备的完好性；（5）、根据试验工况在模拟箱中均匀填充模拟工况的填料并紧固好上盖；（6）、检查排气孔，保证上部排气孔顺畅；（7）、根据现场工况设置安全阀的压力值为p，开启输料泵；当压力值《p时，液化土经输料泵进入模拟箱，当压力值≥p时，安全阀开启，使得装置压力维持在p，保压t秒后，记录液化土充填高度h；h即可用来评价液化土试验工况下的充填性能；（8）、记录结束后，关闭输料泵；（9）、拆开模拟箱上盖，倒出模拟工况的填料和液化土，清洗干净模拟箱。
14.上述液化土充填性能试验方法具有如下有益效果：本方法的测试敏感度高。试验通过改变显著影响液化土性能的用水量、固化剂量、胶凝材料等参数，达到改变液化土性能，比较不同液化土、不同工况的充填性能的目的。采用本装置测试结果表明，原材料组成的微小变化，显著影响液化土的充填性能，本试验方法具有良好的敏感性。
15.本发明设计合理，该液化土充填性能试验装置结构简单，性能可靠，试验方法能够高效、便捷、快速、准确的测评液化土的充填性能，保证液化土充填层的施工质量，具有很好的实际应用价值。
附图说明
16.图1表示本发明液化土充填性能试验装置的结构示意图。
17.图2表示本发明液化土充填性能试验方法的流程图。
18.图中：1-排气孔，2-上盖，3-壳体，4-模拟工况的填料，5-进料口，6-压力表，7-输料泵，8-安全阀，9-供料系统，10-主管路，11-支管路。
具体实施方式
19.为了使本发明的技术方案及优点更加清晰，以下结合附图说明本发明其一的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易的了解本发明的其他优点与功效，
本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施与应用，本说明书的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各项修饰或改变。
20.一种液化土充填性能试验装置，如图1所示，结构上包括模拟箱3、压力表6、输料泵7、安全阀8和供料系统9等。模拟箱3固定设有上盖2，上盖2设有排气孔1；模拟箱3内填充有模拟工况的填料4，模拟箱3底部的进料口5通过主管路10连接输料泵7，输料泵7通过主管路10连接供料系统9。主管路10上压力表6与输料泵7之间设置一支管路11，输料泵7通过支管路11连接安全阀8，安全阀8通过支管路11连接供料系统9；模拟箱3底部的进料口5连接的主管路10上安装压力表6。
21.具体实施时，模拟箱3上部有排气孔1和上盖2，下部有进料口5。模拟箱3、压力表6、输料泵7、供料系统9依次通过主管路10连接，输料泵7和压力表6之间设置支管路11连接安全阀8，支路末端连接供料系统9。
22.具体实施时，模拟箱3的壳体由透明刚性有机塑料构成，模拟箱为圆柱体，直径φ=30cm，箱体高l=200cm，上部设置同材质可拆卸上盖2。当然，在本实例中，模拟箱3还可以由其他透明刚性材料构成的长方体等形状，此处不作唯一限定。上盖预留排气孔1，排气孔1设置成直径5cm、高20cm的圆柱。当然，在本实例中，排气孔1也可设置为其他形状，排气孔1数量也可以设置多个，此处不作唯一限定。模拟箱3的壳体外设置刻度，刻度范围为0~200cm，精度为1cm。当然，在本实例中，也可准备5m卷尺一把，便于读取充填高度，此处不作唯一限定。
23.具体实施时，输料泵出料口与模拟箱进料口适配连接的主管路、支管路的管道、进料口等直径d≥1.5d1，d1为液化土中所含颗粒的最大直径；模拟箱直径φ≥1.5d2，d2为模拟工况的填料所含颗粒的最大直径；其中，d1＜d2。
24.模拟箱壳体下部进料口尺寸为与输料泵一端适配连接。输料泵一端与模拟箱进料口适配连接，连接方式可以为法兰、外螺纹短接，也可以采用其他连接方式，此处不作唯一限定；输料泵另一端、支路末端分别连接供料系统9。供料系统9可以是成品料暂存仓，也可以是输料车等，此处不作唯一限定。
25.在本实例中，安全阀设定值根据试验工况，液化土强度等因素具体设置，此处不作唯一限定。
26.一种液化土充填性能试验方法，如图2所示，首先固定好模拟箱壳体，模拟箱高度为l；依次连接模拟箱、压力表、输料泵和供料系统。输料泵和压力表之间设置一支管路连接安全阀，支路末端连接供料系统；然后检查整个装置的完好性和密封性。再根据试验工况在模拟箱中均匀填充模拟工况的填料并紧固好上盖，检查排气孔，确保排气孔顺畅；设置安全阀压力值为p，开启输料泵；记录液化土的充填高度h。记录结束后，关闭输料泵；拆开模拟箱上盖，倒出填料和液化土，清洗干净模拟箱和填料。
27.具体步骤如下：（1）、将模拟箱壳体3固定好；（2）、模拟箱3的进料口5依次通过主管路10连接压力表6、输料泵7和供料系统9；（3）、主管路10上压力表6与输料泵7之间设置一支管路11连接安全阀8，支路末端连接供料系统9；
（4）、检查装置的密封性和和设备的完好性；（5）、根据试验工况在模拟箱3中均匀填充模拟工况的填料4并紧固好上盖2；（6）、检查排气孔1，保证上部排气孔1顺畅；（7）、根据现场工况设置安全阀压力值为p，开启输料泵7。当压力值《p时，液化土经输料泵7进入模拟箱3，当压力值≥p时，安全阀8开启，使得装置压力维持在p，保压t秒后，记录液化土充填高度h；h即可用来评价液化土试验工况下的充填性能；（8）、记录结束后，关闭输料泵7；（9）、拆开模拟箱上盖2，倒出模拟工况的填料4和液化土，清洗干净模拟箱3。
28.本发明能够有效测评液化土的充填性能，对后续施工过程中确定充填距离等参数提供有效依据。
29.需要说明的是，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用于限制本方面的限制条件，故不具技术上的实质意义，任何结构上的修饰，比例关系的改变，在不影响本发明所能产生的功效及所能达到的目的下。均应仍落在本方面所揭示的技术内容所涵盖的范围内。同时，本发明所引用的尺寸数值及上、下、左、右等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非限定本发明的实施范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明的可实施范畴。
30.以上所述，仅是本发明的较佳实施案例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。