一种饱和土体液化模拟试验装置

1.本实用新型属于岩土工程技术领域，具体涉及一种饱和土体液化模拟试验装置。


背景技术：

2.砂土液化是指砂土在地震引起的循环载荷作用下土层内孔隙水压力升高，有效应力降低，造成土体承载能力部分或全部丧失的现象。地震引起的砂土液化可诱发喷砂冒水、地表裂缝、地基失稳和沉陷等现象，从而引起建筑物倾斜、地下管线上浮、桥梁倒塌、地下结构与码头设施损坏等，破坏力十分广泛。土壤液化现象在近几个世纪以来的大地震中均有记载，证实了地震引起的土壤液化会带来极其严重的后果。
3.开展饱和砂土液化的研究，具有明确的国家重大需求背景，对于我国广大地震液化地区的防震减灾工作具有重要意义。现有通用型振动台虽然可以观测到土体液化后的宏观现象，但分层土体液化过程中的水夹层以及土体特性参数等数据难以记录。同时，迄今为止，通过在分层土体侧部施加水平脉冲荷载以实现土体液化实验的案例较少。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种饱和土体液化模拟试验装置，用以解决砂土液化的模拟测试问题。
5.本实用新型通过以下技术手段实现上述技术目的。
6.一种饱和土体液化模拟试验装置，包括土箱和冲击机构，其中土箱上设有电极圈和孔压传感器接口，土箱安置在轨道上，能够沿轨道水平移动，所述冲击机构设置在轨道一端，能够对土箱实施冲击。
7.进一步地，所述土箱为亚克力材质。
8.进一步地，所述土箱拼接处设有止水垫圈。
9.进一步地，所述土箱侧面底部设有水管，水管内设有阀门。
10.进一步地，所述土箱固定在承台上，承台端部设有缓冲垫，冲击机构直接作用在缓冲垫上。
11.进一步地，所述轨道为滑轨，所述承台通过滑块滑动连接在滑轨上。
12.进一步地，所述滑块为hgw 20ha法兰滑块。
13.进一步地，在滑轨远离冲击机构的一端设有限位挡板。
14.进一步地，所述冲击机构包括摆锤，摆锤通过支架悬挂于轨道一端。
15.进一步地，所述支架上设有滑轮和摇盘，摆锤通过绳子悬挂在支架上，其中绳子一端与摆锤相连，另一端经由滑轮盘绕于摇盘上。
16.本实用新型的有益效果为：
17.(1)本实用新型提供了一种饱和土体液化模拟试验装置，结构简单、操作简便，能准确模拟分层土体液化时的动力特性与宏观现象，同时采用摆锤作为冲击机构，冲击荷载强度易于调节。
18.(2)本实用新型采用亚克力材质制作土箱，重量较轻、抗冲击强度较高，不易被其内承载的砂土冲击破坏，并且亚克力材质的绝缘性能较强，方便进行相关电测数据的采集，同时透明的亚克力材质也方便试验人员直接观察土体内部外观的变化情况。
附图说明
19.图1为本实用新型饱和土体液化模拟试验装置结构图；
20.图2为本实用新型土箱主视图；
21.图3为本实用新型土箱侧视图。
22.附图标记：
23.11-滑轨；
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12-限位挡板；
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13-滑块；
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14-承台；
24.15-缓冲垫；
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2-土箱；
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21-孔压传感器接口；
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22-电极圈；
25.23-水管；
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31-摆锤；
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32-滑轮；
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33-支架；
26.34-摇盘。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，所示实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相通或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.如图1所示的饱和土体液化模拟试验装置，包括土箱2和摆锤31，其中土箱2固定在承台14上，承台14底部设有滑块13，滑块13具体为hgw 20ha法兰滑块，具有强度高、稳定和摩擦系数小等优点，承台14通过滑块13滑动连接在滑轨11上，在滑轨11一端设有限位挡板12，沿滑动方向，承台14前后两端分别设有缓冲垫15，所述滑块13与滑轨11之间设有锁止机构(图中未具体画出)，用于在有需要时将滑块13锁定住。
29.所述摆锤31悬挂在支架33上，并位于滑轨11远离限位挡板12的一端；具体的，支架33上设有滑轮32和摇盘34，摆锤31通过绳子与支架33相连，其中绳子一端系住摆锤31，另一端则通过滑轮32后盘绕于摇盘34上；通过摇盘34收放绳子调节摆锤31的悬挂高度，所述滑轮32则起对绳子的导向过渡作用。上述摆锤31用于通过自身的摆动，实现对承台14及其上土箱2的冲击作用，在能满足同等冲击性能要求下，也可以采用其他冲击机构替代上述摆锤冲击机构。
30.如图2所示，土箱2用于承载做测试用的土堆，土箱2为立方体结构，采用透明亚克力材质制成，亚克力材质比重较低，因而同等尺寸下重量较轻，对于承台14的压力较小，同时亚克力材质有着较高的硬度，不易被其内承载的砂土冲击破坏，并且亚克力材质的绝缘性能较强，方便进行相关电测数据的采集。土箱2内部拼接处设有止水垫圈，以此加强密封效果。土箱2内侧表面设有多道环状电极圈22，电极圈22用于连接电测传感器，实现对土体液化过程中电阻率变化情况的测量；在土箱2一侧表面设有多处孔压传感器接口21，多个孔压传感器接口21之间沿纵向排列，孔压传感器接口21用于连接孔压计，以实现对土体液化过程中孔压变化的测量；土箱2侧面底部还设有水管23，水管23内有阀门。
31.在使用上述饱和土体液化模拟试验装置进行试验时，在土箱2内填入砂土，并由水
管23往土箱2内注水，具体砂土及注水量由试验要求而定；待土体固结后，分别通过电极圈22和孔压传感器接口21布置相关传感器；之后将摆锤31拉起后释放，通过摆锤31的摆动撞击承台14端部的缓冲垫15，以此模拟出土体受冲击震动后所发生了分层液化测试。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变形均属于本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种饱和土体液化模拟试验装置，其特征在于：包括土箱(2)和冲击机构，其中土箱(2)上设有电极圈(22)和孔压传感器接口(21)，土箱(2)安置在轨道上，能够沿轨道水平移动，所述冲击机构设置在轨道一端，能够对土箱(2)实施冲击。2.根据权利要求1所述的饱和土体液化模拟试验装置，其特征在于：所述土箱(2)为亚克力材质。3.根据权利要求2所述的饱和土体液化模拟试验装置，其特征在于：所述土箱(2)拼接处设有止水垫圈。4.根据权利要求1所述的饱和土体液化模拟试验装置，其特征在于：所述土箱(2)侧面底部设有水管(23)，水管(23)内设有阀门。5.根据权利要求1所述的饱和土体液化模拟试验装置，其特征在于：所述土箱(2)固定在承台(14)上，承台(14)端部设有缓冲垫(15)，冲击机构直接作用在缓冲垫(15)上。6.根据权利要求5所述的饱和土体液化模拟试验装置，其特征在于：所述轨道为滑轨(11)，所述承台(14)通过滑块(13)滑动连接在滑轨(11)上。7.根据权利要求6所述的饱和土体液化模拟试验装置，其特征在于：所述滑块(13)为hgw 20ha法兰滑块。8.根据权利要求6所述的饱和土体液化模拟试验装置，其特征在于：在滑轨(11)远离冲击机构的一端设有限位挡板(12)。9.根据权利要求1所述的饱和土体液化模拟试验装置，其特征在于：所述冲击机构包括摆锤(31)，摆锤(31)通过支架(33)悬挂于轨道一端。10.根据权利要求9所述的饱和土体液化模拟试验装置，其特征在于：所述支架(33)上设有滑轮(32)和摇盘(34)，摆锤(31)通过绳子悬挂在支架(33)上，其中绳子一端与摆锤(31)相连，另一端经由滑轮(32)盘绕于摇盘(34)上。

技术总结
本实用新型提供了一种饱和土体液化模拟试验装置，包括土箱和冲击机构，其中土箱上设有电极圈和孔压传感器接口，土箱安置在轨道上，能够沿轨道水平移动，所述冲击机构包括摆锤，摆锤通过支架悬挂于轨道一端，所述冲击机构设置在轨道一端，能够对土箱实施冲击。本实用新型提供了一种饱和土体液化模拟试验装置，结构简单、操作简便，能准确模拟分层土体液化时的动力特性与宏观现象，同时采用摆锤作为冲击机构，冲击荷载强度易于调节。冲击荷载强度易于调节。冲击荷载强度易于调节。


技术研发人员：金丹丹 施展 王伟 鲁先东
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2022.04.11
技术公布日：2022/9/9