一种测量不同液化度下砂土运动状态的试验装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103293082A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103293082103293082A(43)申请公布日2013.09.11(21)申请号201310208923.1(22)申请日2013.05.30(71)申请人河海大学地址211100江苏省南京市江宁区佛城西路8号(72)发明人徐君周葛陈育民陶惠刘汉龙(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人虞希光(51)Int.Cl.G01N11/10(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称一种测量不同液化度下砂土运动状态的试验装置和方法(57)摘要一种测量不同液化度下砂土运动状态的试验装置和方法。所述装置包括：模型箱、工作台、支架、调速电动机和PIV平台，模型箱内设有定滑轮组和钢丝绳，PIV平台安装在模型箱上贴有透明刻度网格纸的面板外一侧，PIV平台由CCD数字相机和相机支架两部分组成。所述装置的使用方法，包括：采用不同级配的塑料砂加以特定密度的氯化钠溶液来模拟不同液化度下的液化砂土，由调速电动机牵引碳素线，通过定滑轮组带动半球体滑块沿着水平方向运动，在竖向运动段安装一个拉力传感器，利用PIV平台以及拉力传感器测量半球体滑块运动过程中周围塑料砂颗粒的运动状态。本发明具有可以根据实际需要模拟不同孔压比状态下的液化砂土、测量精度高、操作简易等优点。CN103293082ACN103298ACN103293082A权利要求书1/1页1.一种测量不同液化度下砂土运动状态的试验装置，包括模型箱、工作台、支架、调速电动机和PIV平台，其特征在于：模型箱内采用塑料砂模拟普通砂土，氯化钠溶液模拟颗粒间的孔隙流体，模型箱采用透明有机玻璃面板制成，PIV平台所对模型箱的一侧为贴有透明刻度网格纸的面板，模型箱内水平设置一根钢丝绳，使半球体滑块刚好卡在模型箱内壁与钢丝绳之间，在碳素线牵引下作水平运动，通过定滑轮组与支架上的调速电动机相连，在竖向运动段安装一个拉力传感器。2.根据权利要求1所述的测量不同液化度下砂土运动状态的试验装置，其特征在于：所述用来模拟普通砂的塑料砂为一种低密度的散粒体材料，颗粒密度为1.14g/cm3，塑料砂由0.25mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.75mm、1.0mm、1.2mm以及1.5mm八种规格的颗粒根据试验所模拟的普通砂颗粒级配配置而成。3.根据权利要求1所述的测量不同液化度下砂土运动状态的试验装置，其特征在于：所述模型箱一侧为贴有透明刻度网格纸的面板，所用网格纸的横纵坐标分度值可以根据试验需求选取不同的精度，通过PIV平台成像后，能够定量测出塑料砂颗粒的运动状态。4.根据权利要求1所述的测量不同液化度下砂土运动状态的试验装置，其特征在于：所述模型箱内壁设置的一根水平的钢丝绳作为轨道，与模型箱内壁间的距离根据半球体滑块半径的大小而确定根据权利要求1所述的测量不同液化度下砂土运动状态的试验装置，其特征在于：所述氯化钠溶液的密度按照所需液化度来配置，计算公式如下：式中：ρl表示氯化钠溶液的密度，ρm表示塑料砂颗粒的密度，ρw表示纯水的密度，Δu表示超孔隙水应力，σ′表示土骨架的有效应力。5.一种基于权利要求1所述的测量不同液化度下砂土运动状态的试验装置的试验方法，包括以下步骤：（1）将半球体滑块放在钢丝绳上，紧贴模型箱贴有透明刻度网格纸的一侧内壁；（2）从半球体滑块中心向两侧对称引出两根碳素线，通过定滑轮组连接到调速电动机上的转动轴上；（3）打开调速电动机和CCD数字相机，使半球体滑块在碳素线的牵引下保持匀速运动，同时电脑上采集拉力传感器上所受的拉力；（4）按照试验级配需要将不同大小的塑料砂颗粒混合搅匀后，缓慢倒入模型箱内，直至没过半球体滑块顶部一定距离；（5）沿模型箱内壁缓慢倒入事先配置好密度的氯化钠溶液，静置一段时间，然后通入二氧化碳，使得塑料砂达到试验要求的饱和度；（6）在工作台上固定好相机支架，再次打开调速电动机和CCD数字相机，使半球体滑块在碳素线的牵引下进行匀速运动，速度与空模型箱时保持一致，同时CCD数字相机高速拍摄记录下半球体滑块周围塑料砂颗粒的运动状态，电脑上采集拉力传感器上测的半球体滑块在运动过程中所受的拉力。2CN103293082A说明书1/4页一种测量不同液化度下砂土运动状态的试验装置和方法技术领域[0001]本发明属于岩土地震工程技术领域，特别涉及一种测量不同液化度下砂土运动状态的试验装置和方法。背景技术[0002]地震是人类面临的主要自然灾害之一，近20年来，世界范围内地震活动频繁，特别是在2004年印度洋地震海啸、2008年中国“5.12”汶川大地震和2011年日本“3.11”大