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原文传递一种振动压实过程中土颗粒流动情况的2D模拟实验方法

专利名称：	一种振动压实过程中土颗粒流动情况的2D模拟实验方法
摘要：	本发明公开了对振动压实过程中土颗粒流动状态的2D模拟实验方法，准备一前壁透明，左右壁可拆卸调整的木箱，准备一组不同直径的铝棒，根据直径不同在其端面上标记不同颜色，按一定比例混合，利用纱布、细砂包裹在铝棒表面模拟内摩擦角，并用黄油或慢干弱粘性胶水模拟粘聚力，制作小型加载设备，将铝棒在纸箱内铺好，测量并计算实验前孔隙率，开始压实实验，测量并计算压实后孔隙率，将前后空隙率进行比较，确定压实效果，观察高速相机所得的照片，分析微观运动机理。本发明能够方便并详细地模拟振动压实过程中土颗粒的流动状态，为从微观角度解释振动压实机理提供便利，为研究振动压密过程中微观运动与宏观参数的联系提供了直观有效的实验手段。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	东南大学
发明人：	马涛;方周;陈成勇;丁卫东;马海侠;张晓艳;刘宁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910266540.7
公开号：	CN110286068A
代理机构：	南京众联专利代理有限公司
代理人：	张伟
分类号：	G01N15/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	210096 江苏省南京市玄武区四牌楼2号
主权项：	1.一种振动压实过程中土颗粒流动情况的2D模拟实验方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：准备一长方体木箱，箱的前壁为透明，箱子的左右壁为可拆卸的，便于调整木箱的长度；步骤2：选取材料铝棒来模拟土颗粒，准备一组铝棒，铝棒的长度略小于木箱宽度，但大于木箱宽度的2/3，铝棒的直径根据级配需要选择不同规格，不同直径的铝棒在其端面涂上不同色彩；步骤3：模拟土体粘聚力与内摩擦角，对于砂性土，在铝棒的外围包裹一层纱布提供摩擦力；对于粘性土，在上述操作的基础上，对铝棒进行浸泡或在其表面涂抹一层黄油，提供基质吸力以及模拟粘聚力，如对粘聚力要求更高，则选用加水稀释后的浆糊溶液或建筑801胶水等慢干弱粘性胶，涂在铝棒表面，以提供化学胶结作用；步骤4：模拟加载设备，制作压路机模型，压路机模型的压轮带有驱动马达；步骤5：称量处理好的铝棒，记质量为m，铝棒密度为G=2.69g/cm3，则铝棒所占体积为V1=m/G，然后将铝棒在木箱内铺好，略微整平为一长方体，测量长方体长宽高，计算其体积为V2，计算孔隙率为e1=(1- V1/ V2)100%；步骤6：推动压路机模型进行运动，第1~2个往返不开动马达，以作为初压，以后若干次往返，前进时开动马达，退回时关闭马达，以模拟复压，同时用高速相机拍摄记录下全过程，加载结束后，在测量一下铝棒长方体的体积，记为V3，计算孔隙率e2=(1- V1/ V3)100%；步骤7：比较孔隙率e1与e2，确认压实效果，并根据高速相机拍摄所得的照片资料，观察不同颜色铝棒运动过程，分析微观运动规律。 2.根据权利要求1所述的一种振动压实过程中土颗粒流动情况的2D模拟实验方法，其特征在于：步骤1所述的长方体木箱，其长、宽、高分别选为60cm、15cm和20cm。 3.根据权利要求1所述的一种振动压实过程中土颗粒流动情况的2D模拟实验方法，其特征在于：步骤6所述的压实遍数，初压可选2遍，复压可选为4遍。 4.根据权利要求1所述的一种振动压实过程中土颗粒流动情况的2D模拟实验方法，其特征在于：步骤3中若需要模拟出更大的内摩擦角，则选取较密纱布，根据需要在其内面撒布一定数量细砂，然后再黏贴在铝棒外围，实现对内摩擦角的调节。 5.根据权利要求1所述的一种振动压实过程中土颗粒流动情况的2D模拟实验方法，其特征在于：步骤2中，铝棒的直径选取2.0、3.0、5.0、9.0 mm按一定比例混合而成。 6.根据权利要求1所述的一种振动压实过程中土颗粒流动情况的2D模拟实验方法，其特征在于，所述的压路机模型的制作步骤为：选取一空瓶易拉罐，将其沿中间剪开，在其内壁用胶带均匀对称地粘贴一定数量的钢珠作为配重，然后选取其中一半，在其开口横截面中心位置固定一小型马达，并在马达转轴上固定一偏心钢珠，再用胶带将两半的易拉罐重新粘起来，并在其表面包裹一层砂纸，然后在易拉罐两端横截面中心位置各固定一个塑料短管，最后准备一L型小杆，将其短边插入塑料短管内，长边固定支撑在一玩具小车上。
所属类别：	发明专利