[发明专利]土工离心模型试验用液压固结装置和方法

权利要求书

1.一种基于土工离心模型试验用液压固结装置的液压固结方法，其特征在于，所述装置包括固结容器（1）、反力框架（3）、压力加载装置和测试装置；

所述固结容器（1）为离心机模型箱；

所述压力加载装置包括加荷板（4）、液压缸（5）、进油管路（7）和回油管路（8），进油管路（7）上设置分流阀（73）和稳压控制装置（74）；所述测试装置包括压力传感器（61）、位移传感器（62）、孔压传感器（63）和计算机（6）；

所述反力框架（3）固定设置于固结容器（1）上部，由井字相交的锻件梁组成；反力框架锻件梁交汇处设置为圆盘形，圆盘上设置圆形通孔，圆形通孔周围设置四个螺栓盲孔，固定安装液压缸；液压缸的活塞推杆底部的加压柱头上设置螺纹，加荷板上表面设置带螺纹的凹槽，通过液压缸加压柱头上的螺纹与液压缸固定连接；每个液压缸（5）的液压缸活塞加压头（52）与加荷板（4）连接处加设两个角钢；液压源通过进油管路（7）依次经稳压控制装置（74）、分流阀（73）向每个液压缸（5）输入端输送液压流体，液压缸（5）输出端连接回油管路（8）通至液压源；

所述反力框架（3）的下表面与加荷板（4）接触，液压缸（5）穿过通孔固定于加荷板（4）上表面；

所述加荷板（4）上表面与反力框架（3）接触处设置凹槽，用于安装位移传感器（62）；加荷板（4）下表面与固结容器（1）内模型土体（2）接触处设置凹槽，用于安装所述压力传感器（61）；所述孔压传感器（63）埋设于模型土体中；

所述计算机（6）采集传感器数据，用于数据分析；

所述方法包括如下步骤：

步骤1：在固结容器（1）内设置模型土体（2），在模型土体（2）内埋设孔压传感器（63）；其中，所述固结容器（1）为离心机模型箱；

步骤2：将井字相交的锻件梁作为反力框架（3），在锻件梁交汇处设置通孔，通孔内设置液压缸（5）；在加荷板（4）设置凹槽，安装位移传感器（62），加荷板（4）下表面设置凹槽，安装压力传感器（61）；将加荷板（4）固定于反力框架（3）底板，加荷板（4）与液压缸（5）通过液压缸（5）上的液压缸活塞推杆（51）自身螺纹连接固定，并保证加荷板（4）呈水平固定状态；在液压缸（5）顶部安装排气阀（53）、稳压阀（71）和安全阀（81），稳压阀（71）接进油管路（7），安全阀（81）接回油管路（8），液压源通过进油管路（7）依次经稳压控制装置（74）、分流阀（73）、单向阀（72）、稳压阀（71）向每个液压缸（5）输入端输送液压流体，组成进油加载系统，将安全阀（81）输出端通过回油管路（8）连接至液压源回油箱，在稳压控制装置（74）上安装数显压力表（75），将控制器（64）、计算机（6）通过数据线连接，并对加压系统进行调试和初始设置；

步骤3：将压力传感器（61）、位移传感器（62）和孔压传感器（63）的数据线连接至控制器（64），控制器（64）连接计算机（6）和压力源，组成实时采集控制系统；

步骤4：根据模型土体（2）的条件，通过计算机（6）和控制器（64）操控液压缸（5），驱动加荷板（4）与模型土体（2）接触，当压力传感器（61）测值达到设定接触阈值后，控制器（64）发送指令使液压缸活塞推杆（51）停止行进，加荷板（4）与模型土体（2）接触调整完毕，系统进入固结压力施加准备状态；

步骤5：按照试验固结压力的要求，根据加荷板（4）的面积计算加荷板（4）上需要施加的固结压力并反映为活塞推力，计算机（6）通过控制器（64）向液压缸（5）发出指令，向模型土体（2）施加设定固结压力，孔压传感器（63）实时监测土体孔隙水压力的消散，直至土体固结完成，试验结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2中，在单向阀（72）与液压缸（5）连接的输入管路上设置伺服阀，在液压缸（5）内设置第二位移传感器，第二位移传感器连接伺服阀和控制器（64），实现位移加载控制。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固结容器（1）底部设置有可启闭的排水孔。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位移传感器（62）为LVDT高精度激光位移传感器。