一种土工可降解塑料排水板降解测试方法与流程

本发明属于岩土工程、材料工程等，具体涉及一种土工可降解塑料排水板降解测试方法。

背景技术：

1、作为一种广泛应用于软基加固工程中的土工合成材料，塑料排水板的年应用量已经过亿延米。如今，随着碳达峰碳中和目标的提出，对环保的要求日益增高，同时由于传统塑料排水板降解困难，容易产生工后沉降问题，为了保证工程质量，达到节能减排的目的，利用可降解材料制造塑料排水板逐渐成为了国内外一种发展趋势。目前，该领域已经有了许多的尝试，通过各类天然纤维材料或聚合材料所制成的塑料排水板甚至已经进入实践量产的阶段，但缺少相关的降解试验装置和试验方法。

2、目前，现有技术中，对于可降解塑料排水板的测试技术，只是能够模拟土环境的土压力(例如专利申请号为2023114722623的专利申请)，然而塑料排水板所处的土环境除了土压力条件，还涉及不同的土温度、土湿度、土体酸碱性(ph)以及土壤所含微生物等诸多土环境条件。如何更加真实的模拟复杂多变的各种土环境，从而对可降解塑料排水板进行准确的测试，是需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明主要为了克服现有技术的不足，提供了一种土工可降解塑料排水板降解测试方法。本发明可以模拟可降解塑料排水板在土层中埋设降解时的不同土压力、土温度、土湿度、土体酸碱性(ph)以及土壤所含微生物等诸多土环境条件，加以后续试验数据分析，测试其随时间降解的性能变化规律。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种土工可降解塑料排水板降解测试方法，该方法采用的测试装置包括模型试验箱、反力架、加载板、加载梁、加压装置、注液系统和温控系统；所述模型试验箱用于放置试验土样和可降解塑料排水板试样，所述反力架设置在模型试验箱外侧，加压装置安装在反力架上，加压装置顶部设置压力传感器，加压装置底部设置加载梁，加载梁下方设置加载板，加载板用于盖在模型试验箱内的试验土样之上，通过加压装置对加载梁施加下压力，加载梁下压加载板，加载板对模型试验箱内的试验土样施加下压力；

4、所述注液系统，包括注液管，注液管竖向设置在模型试验箱内，注液管的管壁上均布出液通孔，所述注液管的底部贯穿安装在模型试验箱的底板上，注液管的底部进液口通过外部管路连接至注液控制系统，通过注液控制系统经过注液管向模型试验箱内注入所需试液，模拟土环境的湿度、ph值、微生物环境；

5、所述温控系统，包括加热管，加热管竖向设置在模型试验箱内，加热管的底部贯穿安装在模型试验箱的底板上，通过加热管对模型试验箱内部进行加热，从而模拟土环境的温度；

6、在模型试验箱箱壁上设置有温湿度检测传感器和ph值检测传感器，能够检测模型试验箱内的温度、湿度和ph值，检测数据作为注液系统和温控系统的反馈控制数据；

7、测试步骤如下：

8、步骤1，空白测试：测试可降解塑料排水板试样的初始性能；

9、步骤2，准备试验土样和可降解塑料排水板试样；

10、步骤3，在模型试验箱内铺设试验土样和可降解塑料排水板试样；

11、步骤4，在最后一层试验土样上，依次放置隔离膜、加载板和加载梁，在加载梁与反力架之间安装加压装置和压力传感器；

12、步骤5，通过调节注液系统和温控系统，使模型试验箱内达到试验所需的温度、湿度、ph值和微生物环境；

13、步骤6，通过加压装置对模型试验箱内部施加试验荷载，模拟试验土环境的土压力；

14、步骤7，对试验后的可降解塑料排水板试样进行性能测试，并与空白测试结果进行对比分析。

15、在上述技术方案中，步骤6中，调整加压装置至压力传感器示值为设计荷载，由于土体变形会产生卸荷，不少于1天观察1次，并调整荷载至压力传感器示值为设计荷载。

16、在上述技术方案中，在试验土样和加载板之间设置有隔离膜。

17、在上述技术方案中，所述反力架由两根立柱、反力架上横梁和反力架下横梁组成，立柱两端分别与反力架上横梁和反力架下横梁固定连接；反力架下横梁位于模型试验箱底部，反力架上横梁高出模型试验箱；所述加压装置安装在反力架上横梁上。

18、在上述技术方案中，所述加压装置采用手摇式丝杠升降机，包括丝杠和安装在丝杠上的手摇活动部分，在丝杠的顶部安装所述压力传感器，通过操作手轮能够使手摇活动部分沿丝杠上下运动，进而手摇活动部分通过加载梁和加载板对模型试验箱内的试验土样施加压力，从而模拟土环境的土压力。

19、在上述技术方案中，注液管的数量为多个，间隔设置在模型试验箱内，从而加强对模型试验箱内的注液均匀性。

20、在上述技术方案中，注液管外围包裹有滤布，防止周围土样进入注液管。

21、在上述技术方案中，加热管位于模型试验箱中部位置，注液管对称布置在加热管两侧。

22、在上述技术方案中，所述模型试验箱箱体的一面为有机玻璃，便于观察待测可降解塑料排水板试样的状态，有机玻璃外侧表面加设两根t字梁对有机玻璃进行加固，防止有机玻璃在加压固结阶段因受挤压而变形。

23、本发明的优点和有益效果为：

24、本发明可以模拟可降解塑料排水板在土层中埋设降解时的不同土压力、土温度、土湿度、土体酸碱性(ph)以及土壤所含微生物等诸多土环境条件，加以后续试验数据分析，测试其随时间降解的性能变化规律。

技术特征：

1.一种土工可降解塑料排水板降解测试方法，其特征在于：该方法采用的测试装置包括模型试验箱、反力架、加载板、加载梁、加压装置、注液系统和温控系统；所述模型试验箱用于放置试验土样和可降解塑料排水板试样，所述反力架设置在模型试验箱外侧，加压装置安装在反力架上，加压装置顶部设置压力传感器，加压装置底部设置加载梁，加载梁下方设置加载板，加载板用于盖在模型试验箱内的试验土样之上，通过加压装置对加载梁施加下压力，加载梁下压加载板，加载板对模型试验箱内的试验土样施加下压力；

2.根据权利要求1所述的土工可降解塑料排水板降解测试方法，其特征在于：步骤6中，调整加压装置至压力传感器示值为设计荷载，由于土体变形会产生卸荷，不少于1天观察1次，并调整荷载至压力传感器示值为设计荷载。

3.根据权利要求1所述的土工可降解塑料排水板降解测试方法，其特征在于：在试验土样和加载板之间设置有隔离膜。

4.根据权利要求1所述的土工可降解塑料排水板降解测试方法，其特征在于：所述反力架由两根立柱、反力架上横梁和反力架下横梁组成，立柱两端分别与反力架上横梁和反力架下横梁固定连接；反力架下横梁位于模型试验箱底部，反力架上横梁高出模型试验箱；所述加压装置安装在反力架上横梁上。

5.根据权利要求1所述的土工可降解塑料排水板降解测试方法，其特征在于：所述加压装置采用手摇式丝杠升降机，包括丝杠和安装在丝杠上的手摇活动部分，在丝杠的顶部安装所述压力传感器，通过操作手轮能够使手摇活动部分沿丝杠上下运动，进而手摇活动部分通过加载梁和加载板对模型试验箱内的试验土样施加压力。

6.根据权利要求1所述的土工可降解塑料排水板降解测试方法，其特征在于：注液管的数量为多个，间隔设置在模型试验箱内。

7.根据权利要求1所述的土工可降解塑料排水板降解测试方法，其特征在于：注液管外围包裹有滤布，防止周围土样进入注液管。

8.根据权利要求1所述的土工可降解塑料排水板降解测试方法，其特征在于：加热管位于模型试验箱中部位置，注液管对称布置在加热管两侧。

9.根据权利要求1所述的土工可降解塑料排水板降解测试方法，其特征在于：所述模型试验箱箱体的一面为有机玻璃，有机玻璃外侧表面加设两根t字梁对有机玻璃进行加固。

技术总结
本发明公开了一种土工可降解塑料排水板降解测试方法，该方法采用的测试装置包括模型试验箱、加压装置、注液系统和温控系统；在模型试验箱内铺设试验土样和可降解塑料排水板试样；通过调节注液系统和温控系统，使模型试验箱内达到试验所需的温度、湿度、PH值和微生物环境；通过加压装置对模型试验箱内部施加试验荷载，模拟试验土环境的土压力；对试验后的可降解塑料排水板试样进行性能测试，并与空白测试结果进行对比分析。本发明可以模拟可降解塑料排水板在土层中埋设降解时的不同土压力、土温度、土湿度、土体酸碱性以及土壤所含微生物等诸多土环境条件，加以后续试验数据分析，测试其随时间降解的性能变化规律。

技术研发人员：郑爱荣,张丰雨,诸葛爱军,刘爱民
受保护的技术使用者：中交天津港湾工程研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29