一种饱和砂土高孔压比状态下的表观黏度测量装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102012353A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102012353A(43)申请公布日2011.04.13(21)申请号201010299125.0(22)申请日2010.09.27(71)申请人河海大学地址210098江苏省南京市鼓楼区西康路1号(72)发明人陈育民刘汉龙丁选明沙小兵林奔(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人楼高潮(51)Int.Cl.G01N11/10(2006.01)G01N11/12(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种饱和砂土高孔压比状态下的表观黏度测量装置和方法(57)摘要本发明涉及一种饱和砂土高孔压比状态的表观黏度测量装置和方法。所述装置包括模型箱和可调节水面高度的外接水箱，水箱底部引出软管，软管穿过模型箱底部开孔与模型箱内的出水管连接，模型箱内下部放置开孔硬板。两端由牵引绳牵引的刚性球置在模型箱内的水平轨道上，牵引绳通过定滑轮组引出模型箱外并连接到正反转的调速电机上。通过改变外接水箱的水位，使模型箱中的饱和砂土处于液化前的超孔压比状态。电机驱动刚性球在轨道上作水平运动，测量其速度和所受到的阻力，计算饱和砂土液化前的表观黏度。本发明解决了饱和砂土液化前高孔压比状态的表观黏度的测量问题，具有试验操作简单、效率高、边界效应小的优点。CN10235ACCNN102012353102012358AA权利要求书1/1页1.一种饱和砂土高孔压比状态下的表观黏度测量装置，包括模型箱和可调节水面高度的外接水箱，其特征在于：外接水箱底部高度与模型箱内试样顶部高度一致，与外接水箱连接的模型箱内下部放置均匀开孔硬板，且在水平设置两根平行的导杆形成轨道，刚性球置在轨道上，刚性球两端由牵引绳牵引，牵引绳穿过定滑轮保护盒，并通过定滑轮组引出模型箱外与两只动位移传感器和两只动拉力传感器相连后，再连接到正反转的调速电机上，在模型箱中刚性球等高处设置动孔压传感器。2.根据权利要求1所述的一种饱和砂土高孔压比状态的表观黏度测量装置，其特征在于：外接水箱侧面底部设置一个控水阀门，以控制水位变化。3.根据权利要求1所述的一种饱和砂土高孔压比状态下的表观黏度测量装置，其特征在于：外接水箱外壁垂直布置一根刻度尺。4.根据权利要求1所述的一种饱和砂土高孔压比状态下的表观黏度测量装置，其特征在于：所述的硬板开有均匀圆孔，圆孔直径5mm，孔间距为20mm，硬板整体用编织布包裹。5.根据权利要求1或2所述的一种饱和砂土高孔压比状态下的表观黏度测量装置，其特征在于：模型箱内的出水管与软管连接，出水管由三通连接，引出若干个出水口。6.一种基于权利要求1所述的测量装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在模型箱底部放置硬板，通过下部焊接的钢筋搭放在模型箱上，外接水箱通过软管连接模型箱，保证软管处阀门关闭，将外接水箱充水；(2)刚性球放置在轨道支架上，在刚性球两端分别用牵引绳连接，并将牵引绳穿过定滑轮组保护盒及定滑轮组至模型箱外，连接动位移传感器及动拉力传感器后固定在调速电机的输出轴上；(3)在模型箱内部铺设砂土，采用空中砂雨法，将砂土均匀分层铺入模型箱，每层的高度定为5cm，铺设的质量通过相对密度来控制，使砂土达到饱和，并静置24小时使砂土固结；(4)将模型箱固定，以有效应力原理计算出的饱和砂土液化时所需外接水箱的水位高度为基准，通过外接水箱底部的出水阀门改变外接水箱的水位高度使得孔压达到试验所需的饱和砂土为液化前的高孔压比状态；(5)打开软管处阀门，对模型箱充水，改变模型箱的水位高度，使孔压达到试验所需状态；(6)开启调速电机，电机转动带动牵引绳运动，使得刚性球在轨道上作水平运动，并测量刚性球运动过程中的位移和所受到的阻力；(7)将电机反转，使刚性球向相反的方向运动，测量刚性球运动过程中的位移和所受到的阻力；(8)计算液化前高孔压比状态下砂土的表观黏度。2CCNN102012353102012358AA说明书1/6页一种饱和砂土高孔压比状态下的表观黏度测量装置和方法技术领域[0001]本发明涉及一种黏度测量装置和方法，特别涉及一种饱和砂土高孔压比状态下的表观黏度的测量装置和方法。背景技术[0002]砂土液化特性是土动力学的研究热点。饱和砂土的总应力由有效应力和孔隙水压力两部分组成，一般情况下，由于有效应力的存在，砂土的孔隙水压力小于总应力。然而，在地震、爆炸等动荷载作用下，饱和砂土中的孔隙水压力会不断升高，当孔隙水压力增大到与总应力相等时，砂土中的有效应力等于零，砂土骨架丧失了作用力，砂土颗粒“悬浮”在水中，这时砂土变成像流体一样的物质，丧失抗剪强度和承载能力，这就是饱和砂土的液化现象。而饱和砂土在发生“完全液化”之前会达到一种“