详情

原文传递一种大尺寸物理模型试验的海底软土层制备装置

专利名称：	一种大尺寸物理模型试验的海底软土层制备装置
摘要：	一种大尺寸物理模型试验的海底软土层制备装置，属于岩土工程试验技术领域，包括固结制样系统、监测与控制系统、反力加载系统。固结制样系统在一定水头条件下，经上部加压，在双面排水情况下固结土样，并测试出土样的密度。监测与控制系统可以通过设置在土样固结区与上部加载区的传感器，实时监控土样的状态变化，得到土样的各种物理力学参数，包括：含水量、土压力、孔隙水压力、孔隙比等。反力加载系统可对土样固结区施加平稳且均匀的固结压力，并能减小甚至消除偏压的影响。三大系统协同工作，实现实时互馈，当达到所需的制样标准，制样结束。本实用新型装置适用性强；连接容易，操作简便；制样整体性好，均匀一致；对海底软土与超软土样制备同样适用。
专利类型：	实用新型
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	大连理工大学
发明人：	年廷凯;郭兴森;谷忠德;范宁;赵维
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201920006048.1
公开号：	CN209416803U
代理机构：	大连理工大学专利中心
代理人：	李晓亮;潘迅
分类号：	G01N1/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
主权项：	1.一种大尺寸物理模型试验的海底软土层制备装置，其特征在于，所述的海底软土层制备装置包括固结制样系统、监测与控制系统、反力加载系统；三大系统协同工作，实现实时互馈：固结制样系统在一定水头条件下，经上部加压，在双面排水情况下固结土样，并测试出土样的密度；监测与控制系统通过设置在土样固结区与上部加载区的传感器，实时监控土样的状态变化，得到土样的各种物理力学参数；反力加载系统对土样固结区施加平稳且均匀的固结压力，减小甚至消除偏压影响；所述的固结制样系统包括可调节支撑立柱(1)、带刻度的双层有机玻璃隔板(2)、带滚轮的自平衡排水板(3)、土样固结区(4)、固定排水板(5)、上覆水层(6)、排水口(7)、导流板(8)、导流管(9)、储水箱(11)；所述的可调节支撑立柱(1)垂直设于装置的四角，四个带刻度的双层有机玻璃隔板(2)设于可调节支撑立柱(1)之间；其中一个双层有机玻璃隔板(2)的内侧玻璃由多块玻璃板拼接而成，该内侧有机玻璃板通过调整其拼接玻璃板的组合，设置不同尺寸与形状的排水口(7)，实现排水口(7)可缩放与移动功能；且该侧双层有机玻璃隔板(2)内部、固定排水板(5)上方设有导流板(8)，导流板(8)通过导流管(9)与储水箱(11)相连；所述的带滚轮的自平衡排水板(3)设于四个双层有机玻璃隔板(2)围成的内部空间内；所述的土样固结区(4)为放置土样或高含水量泥流的区域，位于自平衡排水板(3)下方，固定排水板(5)上方；所述的固定排水板(5)设于双层有机玻璃隔板(2)底部；所述的上覆水层(6)覆盖在土样固结区(4)之上形成具有一定水头的制样环境，保证土样固结过程中始终处于饱和状态，上覆水层(6)内多余的水经排水口(7)自动流向导流板(8)，再经导流管(9)进入储水箱(11)中；所述的监测与控制系统包括微型计算机(16)，及与其通过数据传输线(15)连接的力学特性传感器(12)、物理特性传感器(13)、位移与压力传感器(14)；所述的力学特性传感器(12)与物理特性传感器(13)埋设于土样固结区(4)内，实时监控土样固结区(4)内土样的状态，并指导反力加载系统调整加载过程；所述的位移与压力传感器(14)实时监控施加在土样上的荷载与土样压缩情况；所述的反力加载系统设于土样上方，包括反力架框架(17)、液压系统(18)、可伸缩传力杆(19)、量力环(20)、传力垫块(21)、传力板(22)、平衡稳力架(23)；所述的反力架框架(17)设置在固结制样系统外围，与液压系统(18)结合，组成反力源头，液压系统(18)通过位移与压力传感器(14)控制，维持设定的荷载；所述的可伸缩传力杆(19)两端分别与液压系统(18)、量力环(20)连接，量力环(20)设于传力垫块(21)上方，传力垫块(21)位于传力板(22)上；所述的传力板(22)边缘设有平衡稳力架(23)；该系统中，可伸缩传力杆(19)将反力源头施加到量力环(20)处，经位移与压力传感器(14)记录后，将力分散到传力垫块(21)，传力垫块(21)再将力分散到平衡稳力架(23)上，最后施加给土样。 2.根据权利要求1所述的一种大尺寸物理模型试验的海底软土层制备装置，其特征在于，所述的固结制样系统还包括集水槽(10)，所述的集水槽(10)设于固定排水板(5)下方，收集土样固结过程中固定排水板(5)排出的水，经另一导流管(9)进入储水箱(11)中。 3.根据权利要求1所述的一种大尺寸物理模型试验的海底软土层制备装置，其特征在于，所述的自平衡排水板(3)自上而下由带孔排水板、土工布与滤纸组成，其中，滤纸可替换成透水石与滤纸；自平衡排水板(3)四周设有滚轮，用于减少其与带刻度的双层有机玻璃隔板(2)的摩擦作用。 4.根据权利要求1所述的一种大尺寸物理模型试验的海底软土层制备装置，其特征在于，所述的固定排水板(5)自上而下由滤纸、土工布与带孔排水板组成，其中，带孔排水板可替换为滤纸与透水石。 5.根据权利要求1所述的一种大尺寸物理模型试验的海底软土层制备装置，其特征在于，所述的力学特性传感器(12)包括孔压传感器、土压力传感器，所述的物理特性传感器(13)包括温度传感器、含水量传感器、电阻率传感器。 6.根据权利要求1所述的一种大尺寸物理模型试验的海底软土层制备装置，其特征在于，所述的平衡稳力架(23)由四角垫块与连接四角垫块的刚性细杆组成，用于减少甚至消除偏压，将力均匀平稳的施加于土样之上。
所属类别：	实用新型