[发明专利]一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及真空预压技术领域，具体是一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置及方法。

背景技术

随着我国经济高速发展，沿海城市基础建设逐步完善，城市地下管道日趋复杂化。部分沿海城市的市政雨水管建设在海淤土中，由于海淤土空隙度大、压缩性高，会产生显著的工后沉降，此外在外部荷载的作用下海淤土体也会发生不均匀沉降，因此会导致埋设在海淤土中的雨水管道上浮或下沉。当雨水管道上浮幅度较小时，将改变原来的设计坡度；当上浮幅度较大时，不仅使管道坡向改变，而且导致管道弯曲，管道弯曲部位有可能破裂。

目前，城市市政工程雨水管道的铺设基本沿道路走向，运营管道上覆道路已经通车，出现管道病害对市政工程的正常运营影响极大。因此，针对运营的雨水管道出现的问题采取积极的修补措施，对于减轻管道病害，确保城市市政工程雨水管道的安全运行具有重要意义。然而传统的注浆加固、管道补强加固等措施的运用及具体操作，并没有相关的流程指导，再加上工人的作业水平参差不齐，不利于进行规范化操作，给工作的交接和后期维护带来很大困难，抢修效率难以提高。解决这一问题的有效方法之一是采用真空预压法处理雨水管道周围的海淤土体，来补强土体，减少不均匀沉降，纠正已有雨水管的变形。而目前对真空预压过程中海淤土中雨水管的变形机理与规律的研究和认识尚浅。此外，真空预压过程中海淤土中真空度和孔压变化对雨水管的变形影响规律也不清楚。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置及方法，它是一种结构简单、成本低、操作简便、便于室内试验的装置，它能够有效测量海淤土中雨水管沉降后处理过程中雨水管的应变和挠度数据，同时能够测量真空度和孔压，能够用来研究海淤土中雨水管沉降后处理过程中真空度和孔压的变化对雨水管的变形的影响规律。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置，包括试验箱，所述试验箱的侧壁上设置挠度与应变测量孔、孔压测量孔和真空度测量孔，所述真空度测量孔内安装有真空表，所述试验箱内设置雨水管和微型孔隙水压力计，所述雨水管的内壁上设置应变片和挠度测量传感器，所述试验箱内设置塑料排水板，所述塑料排水板上设置排水板接头，所述排水板接头上设置排水管，所述排水管穿出试验箱，所述排水管远离排水板接头的一端设置抽真空装置。

所述塑料排水板的数量为两个，所述排水管包括依次连通的主排水管、三通接头和支排水管，所述支排水管与排水板接头连接，所述主排水管与抽真空装置连接。

所述试验箱的材质为钢化透明玻璃，所述挠度与应变测量孔的数量为四个，所述挠度与应变测量孔水平布置在试验箱的同一侧壁的中部，所述孔压测量孔的数量为四个，两个所述孔压测量孔位于挠度与应变测量孔的上方，两个所述孔压测量孔位于挠度与应变测量孔的下方，所述真空度测量孔的数量为四个，两个所述真空度测量孔位于挠度与应变测量孔的上方，两个所述真空度测量孔位于挠度与应变测量孔的下方。

所述挠度与应变测量孔、孔压测量孔和真空度测量孔内均安装有螺纹接头、螺纹帽和真空管，所述螺纹帽的顶部安装有土工滤膜。

所述雨水管采用PVC-U管材，所述雨水管的数量为四根，所述雨水管的内壁上沿雨水管的长度方向贴有七组应变片，每组所述应变片设有四个且分别粘贴在雨水管内壁的四个象限点上，所述雨水管的内壁上沿雨水管的长度方向贴有三组挠度测量传感器，每组所述挠度测量传感器设有两个且分别贴在雨水管内壁的最高点和最低点。

一种上述一种海淤土中雨水管沉降后处理模拟试验装置的试验方法，按以下步骤进行：

步骤1，向试验箱内填入海淤土土样，同时将塑料排水板插入海淤土土样中，当海淤土土样填至试验箱的1/4～1/3处时，安装微型孔隙水压力计和真空表；

步骤2，继续填入海淤土土样，当海淤土土样填至试验箱的2/5～3/5时，将贴好应变片和挠度测量传感器的雨水管埋入海淤土土样中，继续填入海淤土土样，当海淤土土样填至试验箱的2/3～3/4时，再安装微型孔隙水压力计和真空表，继续填入海淤土土样，直至完成整箱海淤土土样的填充；

步骤3，在海淤土土样表面铺设密封膜，将塑料排水板顶部用排水板接头与排水管相连，将排水管与抽真空装置相连；

步骤4，连接好各种测量仪器，开启抽真空装置进行真空预压试验，记录应变片和挠度测量传感器测量的应变和挠度数据，同时记录微型孔隙水压力计测量的孔压和真空表测量的真空度。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：