本發(fā)明涉及巖土工程土工試驗。更具體地說，本發(fā)明涉及超軟土排水固結中振動增壓排水固結試驗裝置及方法。

背景技術：

1、隨著土地資源日益匱乏，國內外的圍海造陸工程與日俱增。我國每年都有航道、江河、湖泊等產生大量超軟土，其天然含水量高、透水性差、壓縮性高、強度低，處于軟塑到流塑狀態(tài)，將這些超軟土作為造陸的材料，解決了超軟土的出路問題，具有巨大的環(huán)境、社會和經濟效益。

2、超軟土場地采用傳統(tǒng)的靜力排水固結進行場地處理的效果良好，工后沉降小，但工期較長；以強夯為主的動力排水固結法，由強夯作用在地基表面的作用力衰減迅速，其處理深度受限。為解決強夯施加給地基的是瞬時荷載，作用時間短、衰減迅速等問題，學者們提出了振動增壓排水固結。振動增壓排水固結是指在擬處理的軟土地基中按一定的間隔埋設振動器，開啟振動器產生一個周期性激振力，該周期性激振力作用于土體，即在超軟土地層內部施加動力周期荷載，處理深度大，工后沉降小，不僅可以處理砂土、粉土，還可以處理淤泥、淤泥質土。但振動增壓的設計理論和設計方法尚不完善，設計采用一些參數(shù)缺乏試驗依據。

技術實現(xiàn)思路

1、為了實現(xiàn)根據本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，一方面，本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案提供了一種超軟土振動增壓排水固結試驗裝置，包括固結容器、振動單元、加壓系統(tǒng)以及試驗單元；其中，

2、所述固結容器底部設有出水孔，所述固結容器的側壁上設置有豎向排水帶，所述固結容器內盛放超軟土試樣，所述固結容器的頂部、底部分別為可透水的上透水板和下透水板；

3、所述振動單元包含振動器，所述振動器安裝在所述固結容器內；

4、所述試驗單元包括加壓架、加壓傳感器、位移計以及加壓蓋板，所述固結容器設置在所述加壓架內，所述加壓蓋板蓋設在所述固結容器頂部，對超軟土試樣施壓，所述加壓傳感器用于實時監(jiān)測所述加壓蓋板給予超軟土試樣施壓的壓力值；

5、所述測試系統(tǒng)包括孔隙水壓力傳感器和位移計；所述固結容器的側壁上設置有所述孔隙水壓力傳感器，所述位移計用于實時監(jiān)測隨著超軟土固結所述加壓蓋板向下移動的距離。

6、根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述振動器通過振動器架安裝在所述固結容器內。

7、根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述加壓架底部設置有底座，所述固結容器設置在所述底座上。

8、根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，還包括排水量測量容器，其設置在所述出水孔下方，用于承接經由出水孔排放出來的水。

9、根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述豎向排水帶的長度為超軟土試樣的初始高度，所述豎向排水帶有多個，且以振動器為中心對稱布置。

10、根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，所述振動器的直徑為固結容器直徑的1/5～1/4。

11、根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，加壓蓋板與超軟土試樣頂面完全接觸。

12、根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，還包括采集儀，其連接加壓傳感器、位移計以及孔隙水壓力傳感器，收集各傳感器傳輸?shù)碾娦盘?，并將其轉換為壓力值、位移值以及孔隙水壓力值。

13、另一方面，本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案提供一種基于所述的超軟土振動增壓排水固結試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：

14、將待試驗的超軟土試樣置于固結容器，通過加壓蓋板向超軟土試樣施加不同荷載對超孔隙水壓力、位移和排水量進行采集，得到超孔隙水壓力、位移和排水量與時間的關系曲線，并對曲線進行分析，獲得土體固結度、固結系數(shù)、滲透系數(shù)；

15、其中施加荷載時保證荷載為豎向，并加載蓋板垂直，且為分級加載；靜載加壓一定時間后進行振動加載，并調節(jié)激振頻率、激振力和激振持續(xù)時間。

16、根據本發(fā)明的一優(yōu)選實施方案，在超軟土試樣置入固結容器前需將超軟土試樣靜置24h。

17、本發(fā)明至少包括以下有益效果：本發(fā)明提供了一種超軟土振動增壓排水固結試驗裝置和方法，通過在超軟土試樣上下布置透水板、側面布置排水帶，構成一個完整的排水通道，可及時將水排出，實現(xiàn)快速排水固結；本發(fā)明通過布置孔隙水壓力傳感器、位移計、排水量測量容器，可實時獲得孔隙水壓力、沉降、排水量的情況；本發(fā)明的試驗裝置及試驗方法，自動化程度高，可為超軟土的地基的振動增加排水固結加固設計參數(shù)和理論依據。

18、本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。

技術特征：

1.一種超軟土振動增壓排水固結試驗裝置，其特征在于，包括固結容器、振動單元、加壓系統(tǒng)以及試驗單元；其中，

2.根據權利要求1所述的超軟土振動增壓排水固結試驗裝置，其特征在于，所述振動器通過振動器架安裝在所述固結容器內。

3.根據權利要求1所述的超軟土振動增壓排水固結試驗裝置，其特征在于，所述加壓架底部設置有底座，所述固結容器設置在所述底座上。

4.根據權利要求1所述的超軟土振動增壓排水固結試驗裝置，其特征在于，還包括排水量測量容器，其設置在所述出水孔下方，用于承接經由出水孔排放出來的水。

5.根據權利要求1所述的超軟土振動增壓排水固結試驗裝置，其特征在于，所述豎向排水帶的長度為超軟土試樣的初始高度，所述豎向排水帶有多個，且以振動器為中心對稱布置。

6.根據權利要求1所述的超軟土振動增壓排水固結試驗裝置，其特征在于，所述振動器的直徑為固結容器直徑的1/5～1/4。

7.根據權利要求1所述的超軟土振動增壓排水固結試驗裝置，其特征在于，加壓蓋板與超軟土試樣頂面完全接觸。

8.根據權利要求1所述的超軟土振動增壓排水固結試驗裝置，其特征在于，還包括采集儀，其連接加壓傳感器、位移計以及孔隙水壓力傳感器，收集各傳感器傳輸?shù)碾娦盘?，并將其轉換為壓力值、位移值以及孔隙水壓力值。

9.一種基于權利要求1-7任一所述的超軟土振動增壓排水固結試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據權利要求9所述的超軟土振動增壓排水固結試驗裝置，其特征在于，在超軟土試樣置入固結容器前需將超軟土試樣靜置24h。

技術總結
本發(fā)明公開了一種超軟土振動增壓排水固結試驗裝置，包括固結容器、振動單元、加壓系統(tǒng)以及試驗單元；其中，固結容器底部設有出水孔，側壁上設有豎向排水帶；振動單元包含振動器；試驗單元包括加壓架、加壓傳感器、位移計以及加壓蓋板，加壓蓋板蓋設在固結容器頂部，對超軟土試樣施壓；測試系統(tǒng)包括孔隙水壓力傳感器和位移計；固結容器的側壁上設置有孔隙水壓力傳感器，位移計用于實時監(jiān)測隨著超軟土固結所述加壓蓋板向下移動的距離，本發(fā)明還提供了一種超軟土振動增壓排水固結試驗方法，本發(fā)明通過在超軟土試樣上下布置透水板、側面布置排水帶，構成一個完整的排水通道，可及時將水排出，實現(xiàn)快速排水固結。

技術研發(fā)人員：全小娟,趙齊,丁繼輝,易煜,趙亞峰,段慶松,李凡生,蘇云超,麻興亞,孟欣宜
受保護的技術使用者：中交特種工程有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6