一种固结沉降和加筋效果的组合试验装置及方法

本发明属于室内土工试验，尤其是涉及一种固结沉降和加筋效果的组合试验装置及方法。

背景技术：

1、在软土地基处理、堤坝填土等工程中常采用水平向铺设砂垫层的方式，其主要目的是加速土体固结，提高地基承载力，进而发挥固结后土体的工程性质。虽然此种方法能提高地基承载力，但存在固结时间较长、排水方向不可控、且影响固结速率因素较多等问题，在大规模应用时，固结效果不显著。

2、复合土工排水网是一种兼具隔离、排水与加筋功能的复合土工合成材料，土工网芯具有独特的三维孔状结构，可以为土体提供通畅的排水路径，显著提高固结排水效率；同时，复合土工排水网在使用过程中能承受较高的竖向荷载，进一步提高固结土体的地基承载力。

3、传统的土体固结试验装置大都只能测定固结沉降速率，无法同时测定其排水速率与加筋效果。

技术实现思路

1、鉴于上述分析，本发明旨在提供一种固结沉降和加筋效果的组合试验装置及方法，用以解决现有技术中无法同时测定其排水速率与加筋效果的问题。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、本发明提供了一种固结沉降和加筋效果的组合试验装置，包括试样室、加载单元、试样位移传感器和排水测量单元；试样室的侧壁开设排水孔，排水孔与排水测量单元连接，试样置于试样室中，试样包括从上至下依次层叠的砂垫层、加筋排水网和黏土层，加载单元和试样位移传感器均与砂垫层的上表面接触，加载单元用于对试样整体施加加载力，位移传感器用于测定试样上表面的位移。

4、进一步地，加载单元包括倒置液压缸、荷载传感器和加载板，加载板置于试样的上表面，倒置液压缸通过荷载传感器与加载板抵接，位移传感器的感应端与加载板的上表面接触。

5、进一步地，加载板的形状为圆形，加载板的直径小于试样室的内径。

6、进一步地，试样室、加载单元和试样同轴设置。

7、进一步地，排水测量单元包括与排水孔依次连接的导流管和量筒。

8、进一步地，排水测量单元还包括排水感应器、计时控制器和计时器，排水感应器的感应端设于导流管中，加载过程中，排水感应器实时监测导流管中的水流量，若有水流通过，则计时控制器控制计时器开启，计算排水时间，若测得导流管中的水流量归零，则计时控制器控制计时器关闭，并记录计时器所测得的时间。

9、进一步地，还包括过滤网，过滤网设于导流管的进水端，试样室通过过滤网与导流管连通。

10、进一步地，过滤网的网孔孔径小于砂垫层中最小颗粒粒径。

11、进一步地，排水孔的数量为多个，多个排水孔沿试样室的轴向均匀设置。

12、本发明还提供了一种固结沉降和加筋效果的组合试验方法，其特征在于，采用上述组合试验装置对软土地基试样的固结沉降和加筋效果进行试验。

13、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果：

14、本发明提供的固结沉降和加筋效果的组合试验装置，结构简单，操作简便，在砂垫层与黏土层之间设置加筋排水网，并在与加筋排水网对应的位置设置相应地排水孔，从而能够更好地控制黏土层的排水方向，显著提高固结排水效率，能够同时测定固结沉降速率和排水速率，提升试验效率。

15、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种固结沉降和加筋效果的组合试验装置，其特征在于，包括试样室、加载单元、试样位移传感器和排水测量单元；

2.根据权利要求1所述的固结沉降和加筋效果的组合试验装置，其特征在于，所述加载单元包括倒置液压缸、荷载传感器和加载板，所述加载板置于所述试样的上表面，所述倒置液压缸通过荷载传感器与加载板抵接，所述位移传感器的感应端与加载板的上表面接触。

3.根据权利要求1所述的固结沉降和加筋效果的组合试验装置，其特征在于，所述加载板的形状为圆形，所述加载板的直径小于试样室的内径。

4.根据权利要求1所述的固结沉降和加筋效果的组合试验装置，其特征在于，所述试样室、加载单元和试样同轴设置。

5.根据权利要求1所述的固结沉降和加筋效果的组合试验装置，其特征在于，所述排水测量单元包括与排水孔依次连接的导流管和量筒。

6.根据权利要求5所述的固结沉降和加筋效果的组合试验装置，其特征在于，所述排水测量单元还包括排水感应器、计时控制器和计时器，所述排水感应器的感应端设于导流管中，加载过程中，所述排水感应器实时监测导流管中的水流量，若有水流通过，则计时控制器控制计时器开启，计算排水时间，若测得导流管中的水流量归零，则计时控制器控制计时器关闭，并记录计时器所测得的时间。

7.根据权利要求5所述的固结沉降和加筋效果的组合试验装置，其特征在于，还包括过滤网，所述过滤网设于导流管的进水端，所述试样室通过过滤网与导流管连通。

8.根据权利要求7所述的固结沉降和加筋效果的组合试验装置，其特征在于，所述过滤网的网孔孔径小于砂垫层中最小颗粒粒径。

9.根据权利要求1所述的固结沉降和加筋效果的组合试验装置，其特征在于，所述排水孔的数量为多个，多个排水孔沿试样室的轴向均匀设置。

10.一种固结沉降和加筋效果的组合试验方法，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的组合试验装置对软土地基试样的固结沉降和加筋效果进行试验。

技术总结
本发明公开了一种固结沉降和加筋效果的组合试验装置及方法，属于室内土工试验技术领域，用以解决现有技术中无法同时测定其排水速率与加筋效果的问题。该装置包括试样室、加载单元、试样位移传感器和排水测量单元；试样室的侧壁开设排水孔，排水孔与排水测量单元连接，试样置于试样室中，试样包括从上至下依次层叠的砂垫层、加筋排水网和黏土层，加载单元和试样位移传感器均与砂垫层的上表面接触，加载单元用于对试样整体施加加载力，位移传感器用于测定试样上表面的位移。本发明可用于软土地基试样的固结沉降和加筋效果的组合试验。

技术研发人员：王志杰,杨广庆,周诗广,章维要,李丹,刘伟超,王贺,熊保林,李婷,徐鹏,孟猛
受保护的技术使用者：石家庄铁道大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27