[发明专利]真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验仪及试验方法

权利要求书

1.一种真空预压和堆载预压相结合的沉降柱试验方法，其特征在于，该试验方法是基于下述沉降柱试验仪而实现的：

该沉降柱试验仪包括用于装填土样的圆柱形中空沉降柱，在沉降柱中部设有一个与其内径相匹配的圆形横向隔断钢板，隔断钢板上表面的中心位置固定接有一根中空的刚性套管；刚性套管的顶部与位移传感器相接，位移传感器的另一端固定在悬吊支架上；一根排水板的上部穿过隔断钢板中心后套设在刚性套管中，其位于隔断钢板下方的部分是填埋在土样中的，排水板的底端则与沉降柱底面的中心相接；排水板上设有排水口，并通过排水管接至沉降柱的外侧；

在沉降柱顶部的开口处设置用于密封的盖板，刚性套管穿过盖板中央的通孔；盖板与隔断钢板之间的空间里设有一个橡胶膜制成的水囊，水囊顶部设引水管，引水管通过盖板上的通孔后接至水泵或抽水机，以用于向水囊中加注或抽排压仓水；在水囊和沉降柱侧壁之间的空隙处装设真空管，在刚性套管的顶部装设真空管，两根真空管均接至真空泵，在刚性套管上设有真空计；

在与土样相接的沉降柱底部及侧壁装设若干个孔压传感器；孔压传感器及所述位移传感器均通过信号线接至数据采集系统；

所述试验方法是通过对土样施加真空预压和堆载预压压力，并结合竖向排水通道，使土体发生固结，通过对固结过程中的孔压及位移进行实时监测，研究固结过程中不同位置处的孔压变化；具体包括下述步骤：

（1）将排水板装入沉降柱内用于定位的固定装置中，将各传感器连接至数据采集系统，并保证连接准确、无泄漏；

（2）向沉降柱中填充土样，填充的高度应保证留出足够的空间进行上部堆载；

（3）将隔断钢板放在土样表面，并使排水板穿入刚性套管中；安放水囊后装好盖板并检查密封，安装位移传感器；

（4）通过水泵向水囊中注入清水，到达预定荷载后关闭水泵和阀门；

（5）打开真空泵抽真空；同时，打开排水板的排水阀门，排出土样中的孔隙水；

（6）当达到下列条件之一时，试验结束：

孔压传感器所示压力值在一段时间内保持不变；或者，位移传感器所示沉降值在一段时间内保持不变；或者，不再有孔隙水排出；

（7）试验结束后，回收试验用土，清理沉降柱，对数据采集系统获得的数据进行处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沉降柱底部的孔压传感器布置在占底面面积1/4的扇形面内，在每间隔30°的半径上等间距布置5个孔压传感器；在沉降柱侧壁上每间隔125mm的高度布置数个呈横向排布的孔压传感器，每排孔压传感器的数量和位置均与沿底面半径布置的孔压传感器相对应。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从排水板的底端起直至盖板处，每间隔10cm布置一个真空度传感器，各真空度传感器过信号线接至数据采集系统。

4.根据权利要求1至3任意一项中所述的方法，其特征在于，在沉降柱的内表面设置疏水材料涂层。

5.根据权利要求1至3任意一项中所述的方法，其特征在于，在沉降柱的下方设置能调节水平的底座。

6.根据权利要求1至3任意一项中所述的方法，其特征在于，盖板与沉降柱顶部的开口之间通过卡扣或螺栓实现固定，两者之间设密封垫圈。

7.根据权利要求1至3任意一项中所述的方法，其特征在于，在沉降柱底部设置用于定位排水板的固定装置。

8.根据权利要求1至3任意一项中所述的方法，其特征在于，控制填土高度，使土样在固结后仍然高于最高的一个孔压传感器。