注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置和試驗方法

2023-04-29 02:52:06

注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置和試驗方法
【專利摘要】本發明公開了一種可視化注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置和試驗方法，其特徵是它包括透明模型槽，透明模型槽上部設有透明壓力板，槽內設有散體材料樁，散體材料樁外側預埋電動土工格柵，電動土工格柵的頂部通過導線分別與直流電源的正、負極連接，樁體內部中心位置預埋注漿管；所述散體材料樁由水溶型透明土模擬，樁周土由油溶型透明土模擬；透明模型槽外一側及上部設有安裝在移動機構上的雷射源，透明模型槽外的正視面、俯視面設有安裝在移動機構上可觀察透明模型槽空間的數位相機，數位相機通過數據線與處理裝置聯接；本發明試驗裝置操作簡便，可重複性強；配製的透明土與天然土土體性質的相似性好；試驗方法可用來化學電滲、注漿樁體形成、以及漿液在樁周土中滲入的可視化觀測與測量。
【專利說明】注漿聯合化學電滲散體材料粧模型試驗裝置和試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種建築樁基礎的模型試驗，具體地說是一種注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置和試驗方法，特別是涉及一種可視化注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置和試驗方法。
【背景技術】
[0002]軟土地基處治方法主要可分為樁體置換增強作用和土體固結壓縮增強作用兩大類。樁基複合地基中，樁一土協調共同作用分擔上部荷載是樁基複合地基處理軟土地基的本質特徵。掌握軟土地基處治過程中樁、土強度增加的規律，對了解樁一土相互作用機理具有重要的意義。
[0003]專利號為201110341232.X，發明名稱為一種電化學灌漿聯合散體材料樁處理軟基的方法的專利公開了 一種在樁間土內交錯布置電動土工合成材料電極、在散體材料樁內放置注漿管，在散體材料樁內通過注漿管灌注水泥漿液、利用樁間土電極和注漿管電極在直流電場中的作用力對樁周土體進行電化學灌漿，形成漿固散體材料樁的技術方法，可以有效提高樁體和樁周土體的強度。但是，水泥漿液的凝固時間相對較長而導致整體施工周期延長。對此，申請號為201210234390.X，發明名稱為一種高聚物材料漿固散體材料樁複合地基及其施工方法公開了一種利用高聚物材料注漿加固散體材料樁的技術方法。該法高聚物注漿速度快、加固效果好，可以避免傳統水泥漿液後注漿灌注樁水泥漿凝固齡期長、漿液擴散、水泥漿液凝結注漿管和成型可控性差等問題。但是，工程技術人員對高聚物材料漿液的擴散規律和雙組分材料化學作用過程了解甚少，從而影響該技術在工程界的廣泛應用。
[0004]在巖土工程方面的模型試驗中，研究土體內部變形規律和機理，對探索巖土工程問題本質具有重要意義。傳統的土體變形測量方法是在土體內部埋設一系列傳感器，得到某些離散點的位移，但是傳感器容易受外界環境擾動的影響，測量結果往往不夠準確，同時不能給出土體內部連續變形的整個位移場。現代數字圖像技術也只局限於測量土體的宏觀或邊界變形，不能實現對土體內部變形的可視化。利用X-射線、Y-射線、計算機層析掃描(CAT掃描)及磁共振成像技術(MRI)雖然可以用來測量土體內部的連續變形，但昂貴的費用限制了這些技術的廣泛應用。
[0005]冰晶石(Cryolite)是一種礦物，化學名為六氟鋁酸鈉(Na3AlF6),單斜晶系，柱狀晶體或塊狀體，無氣味，易吸水受潮，熔點1009°C，摩氏硬度2.5，密度2.97 g /cm3?3.0g/cm3，折射率1.338?1.339，雙折射率0.001，正光性，色散值0.024，玻璃光澤至油脂光澤，透明，無色、白色、褐色或紅色，產於侵入片麻巖的花崗巖及偉晶巖脈中，主要產地為格陵蘭，可用氫氟酸法、氟矽酸法、碳酸化法等方法人工合成。主要用作鋁電解的助熔劑；也用作研磨產品的耐磨添加劑，可以有效提高砂輪耐磨，切，削力，延長砂輪使用壽命和存儲時間；鐵合金及沸騰鋼的熔劑，有色金屬熔劑，鑄造的脫氧劑，鏈烯烴聚合催化劑，以及用於玻璃抗反射塗層，搪瓷的乳化劑，玻璃的乳白劑，焊材的助熔劑陶瓷業的填充劑，農藥的殺蟲劑等行業企業。[0006]全氟環狀聚合物，英文名為Cytop，產品形狀不規則，由日本旭硝子公司(網址http://www.agcce.eu.com/Cytop.asp)研發和生產,其折射率為1.34,透光率為95 % ,容重為2.03g/ cm 3，吸水性< 0.01 %，線膨脹係數7.4X 10~5 cm / cm /°C。主要應用於半導體製造中的保護膜塗料，通訊光纖等方面。
[0007]氟化鈣，化學式為CaF2，俗稱螢石或氟石，透明度高，無色結晶或白色粉末，難溶於水，微溶於無機酸，熔點1402°C，沸點2497°C，折射率為1.434，密度3.18g/cm3。可用碳酸鈣或氫氧化鈣用氫氟酸溶解，將所得溶液濃縮，或向鈣鹽水溶液中加入氟離子，得到氟化鈣的膠狀沉澱，經精製可得。實驗室一般用碳酸鈣與氫氟酸作用或用濃鹽酸和氫氟酸反覆處理螢石粉來製備氟化鈣。主要用於冶金、化工和建材三大行業，其次用於輕工、光學、雕刻和國防工業。
[0008]由於冰晶石顆粒、全氟環狀聚合物顆粒、氟化鈣顆粒具有高透明度，高透光率、低折射率等特點，且其顆粒物理力學性質與天然土顆粒的物理力學性質相似，因此，可以在配製透明土中用作透明固體材料。

【發明內容】

[0009]本發明的目的是提供一種可視化注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置和試驗方法，以對化學電滲、注漿樁體形成、以及漿液在樁周土中滲入的可視化觀測與測量。
[0010]本發明是採用如下技術方案實現其發明目的的，一種注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置，它包括透明模型槽，透明模型槽上部設有透明壓力板，槽內設有散體材料樁，散體材料樁外側預埋電動土工格柵，電動土工格柵的頂部通過導線分別與直流電源的正、負極連接，樁體內部中心位置預埋注漿管；所述散體材料樁由水溶型透明土模擬，樁周土由油溶型透明土模擬；透明模型槽外一側及上部設有安裝在移動機構上的雷射源，透明模型槽外的正視面、俯視面設有安裝在移動機構上可觀察透明模型槽空間的數位相機，數位相機通過數據線與處理裝置聯接；雷射照射透明模型槽形成透明模型槽的豎向面和水平面的雷射切面，由數位相機分別記錄樁周土體散斑場和透明度，了解化學電滲、注漿樁體形成、以及漿液在樁周土的變化規律。
[0011]本發明所述移動機構包括安裝在底座上的支架，支架上設有可豎向和水平移動的滑塊，所述雷射源、數位相機分別安裝在滑塊上；由雷射源在透明模型槽內任意位置形成豎向面和水平面的雷射切面，並由數位相機分別記錄。
[0012]本發明所述水溶型透明土它由冰晶石與水配製而成，所述冰晶石為粒徑4.5 IM~5.0 mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.338~1.339，密度2.97g/ cm 3~3.0g/ cm 3。
[0013]本發明所述油溶型透明土由透明固體材料與無色孔隙液體配製而成，所述透明固體材料為烘烤石英砂，所述無色孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物；所述烘烤石英砂為粒徑0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.4585，密度20.lg/ cm 3。
[0014]當選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的烘烤石英砂顆粒時，本發明所述的烘烤石英砂顆粒0.25 mm≤粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 %，
1.0 mm≤粒徑< 1.5腿的為10 %~50 % , 1.5腿≤粒徑≤2.0腿的為10 %~50 % ,以重量計，合計為100 %。[0015]本發明所述油溶型透明土由透明固體材料與無色孔隙液體配製而成，所述透明固體材料為全氟環狀聚合物，所述無色孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物；所述全氟環狀聚合物為粒徑0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.34，密度2.03g/ cm 3，透光率95 %，吸水性< 0.01 %。
[0016]當選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的全氟環狀聚合物顆粒時，本發明所述的全氟環狀聚合物顆粒0.25 mm;^粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 % , 0.5 mm;^粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5腿≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計,合計為100 %。
[0017]本發明所述油溶型透明土由透明固體材料與無色孔隙液體配製而成，所述透明固體材料為氟化鈣，所述無色孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物；所述氟化鈣為粒徑0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.434，密度3.18g/ cm
3
ο
[0018]當選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的氟化鈣顆粒時，本發明所述的氟化鈣顆粒0.25mm≤粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 % , 0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0腿≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 %，1.5 mm≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為 100 % ο
[0019]一種注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗方法，它包括以下過程:
⑴建模:根據試驗要求分別製作透明模型槽、透明壓力板、模擬散體材料樁的水溶型透明土、模擬樁周土的油溶型透明土，油溶型透明土中預埋電動土工格柵，並將水溶型透明土填築在電動土工格柵內部，水溶型透明土形成的散體材料樁中間位置預埋注漿管，透明模型槽上部設有透明壓力板；
⑵安裝:電動土工格柵的頂部通過導線分別與直流電源的正、負極連接，形成電動土工格柵的陽極、陰極；往陽極內加入氯化鈣溶液，溶液濃度為7 %~15 %，陰極內加入矽酸鈉溶液，溶液濃度為15 %~30 % ;透明模型槽外一側及上部在移動機構上分別安裝好雷射源，透明模型槽外的正視面、俯視面在移動機構上分別安裝好可觀察透明模型槽空間的數位相機，數位相機通過數據線與處理裝置聯接；打開雷射源，檢查其在透明土體內部形成的顆粒切面明亮度，調整雷射角度，使切面垂直入射；打開數位相機，調整數位相機鏡頭，使其能涵括整個試驗畫面；
⑶試驗:根據實驗設計，首先接通電源，由數位相機記錄、觀測化學電滲試驗過程中陽極、陰極之間的水流過程及化學反應生成的固化劑分布規律，將記錄數據通過數據線送入處理裝置，了解化學電滲在樁周土的變化規律；反轉電極，繼續化學電滲試驗；當陰極排水量小於0.1 mm V分鐘時，結束化學電滲試驗步驟；
然後，通過注漿管對散體材料樁進行高聚物材料注漿，了解注漿樁體形成、以及漿液在樁周土的變化規律，完成注漿聯合化學電滲散體材料樁的可視化模型試驗過程。
[0020]本發明在過程⑴中，所述製作油溶型透明土包括:
備料:所述備料為選擇粒徑為0.25 IM~2.0 mm或< 0.074 mm的烘烤石英砂顆粒，其顆粒為不規則形狀，清洗雜質並烘乾，所述烘烤石英砂折射率1.4585，密度20.lg/ cm 3 ;所述孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物，調整正12烷與15號白油的質量比來改變混合油的折射率，使其與烘烤石英砂顆粒的折射率一致；當選擇粒徑為0.25 IM~2.0 mm的烘烤石英砂顆粒時，本發明所述的烘烤石英砂顆粒
0.25 mm≤粒徑< 0.5 mm的為 10 %~50 % , 0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為 10 %~50 % , 1.0mm;^粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5 mm;^粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 % ,以重量計，合計為100 %。
[0021]混配:所述混配為根據試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定烘烤石英砂顆粒和孔隙液體的用量，先將烘烤石英砂顆粒分層填入透明模型槽中，並分3~4次擊實；然後在透明模型槽中注入孔隙液體；
或者先將調配好的孔隙液體裝在透明模型槽中，並將烘烤石英砂顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，並保持烘烤石英砂顆粒始終在孔隙液體液面以下；
抽真空:所述抽真空為利用抽真空裝置抽除烘烤石英砂顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出烘烤石英砂顆粒的孔隙液體；
當備料中選擇粒徑為< 0.074 mm的烘烤石英砂顆粒時，抽真空後在固結儀中進行固結，固結度OCR值0.8~3。[0022]本發明在過程⑴中，所述製作油溶型透明土包括:
備料:所述備料為選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的全氟環狀聚合物顆粒，其顆粒為不規則形狀，清洗雜質並烘乾，所述全氟環狀聚合物折射率1.34，密度2.03g/ cm3，透光率95 %，吸水性< 0.01 % ;所述孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物，調整正12烷與15號白油的質量比來改變混合油的折射率，使其與全氟環狀聚合物顆粒的折射率一致；
當選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的全氟環狀聚合物顆粒時，本發明所述的全氟環狀聚合物顆粒0.25 mm≤粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50% , 1.0 mm≤粒徑< 1.5腿的為10 %~50 % , 1.5腿≤粒徑≤2.0腿的為10 %~50 % ,以重量計，合計為100 %。
[0023]混配:所述混配為根據試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定全氟環狀聚合物和孔隙液體的用量，先將全氟環狀聚合物顆粒分層填入透明模型槽中，並分3~4次擊實；然後在透明模型槽中注入孔隙液體；
或者先將調配好的孔隙液體裝在透明模型槽中，並將全氟環狀聚合物顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，並保持全氟環狀聚合物顆粒始終在孔隙液體液面以下；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除全氟環狀聚合物顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出全氟環狀聚合物顆粒的孔隙液體；
當備料中選擇粒徑為< 0.074 mm的全氟環狀聚合物顆粒時，抽真空後在固結儀中進行固結，固結度OCR值0.8~3。
[0024]本發明在過程⑴中，所述製作油溶型透明土包括:
備料:所述備料為選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的氟化鈣顆粒，其顆粒為不規則形狀，清洗雜質並烘乾，所述氟化鈣折射率1.434，密度3.18g/ cm 3 ;所述孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物，調整正12烷與15號白油的質量比來改變混合油的折射率，使其與氟化鈣顆粒的折射率一致；當選擇粒徑為0.25 IM~2.0 mm的氟化鈣顆粒時，本發明所述的氟化鈣顆粒0.25 mm^粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 %，1.0 mm≤粒徑
<1.5 mm的為10 %~50 %，1.5 mm≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為100 %。
[0025]混配:所述混配為根據試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定氟化鈣和孔隙液體的用量，先將氟化鈣顆粒分層填入透明模型槽中，並分3~4次擊實；然後在透明模型槽中注入孔隙液體；
或者先將調配好的孔隙液體裝在透明模型槽中，並將氟化鈣顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，並保持氟化鈣顆粒始終在孔隙液體液面以下；
抽真空:所述抽真空為利 用抽真空裝置抽除氟化鈣顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出氟化鈣顆粒的孔隙液體；
當備料中選擇粒徑為< 0.074 mm的氟化鈣顆粒時，抽真空後在固結儀中進行固結，固結度OCR值0.8~3。
[0026]由於採用上述技術方案，本發明較好的實現了發明目的，試驗裝置操作簡便，易於實現；通過對化學電滲、注漿樁體形成、以及漿液在樁周土中滲入的可視化觀測與測量，可用來模擬複雜的地質條件，提高人們對巖土工程問題本質的認識，有效節約資源，避免不合
理的浪費。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發明試驗裝置的正視面結構示意圖；
圖2是本發明試驗裝置的俯視面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
[0029]實施例1:
由圖1、圖2可知，一種注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置，它包括透明模型槽1，透明模型槽I上部設有透明壓力板8，槽內設有散體材料樁3，散體材料樁3外側預埋電動土工格柵4，電動土工格柵4的頂部通過導線6分別與直流電源7的正、負極連接，樁體內部中心位置預埋注漿管5 ;所述散體材料樁3由水溶型透明土模擬，樁周土 2由油溶型透明土模擬；透明模型槽I外一側及上部設有安裝在移動機構13上的雷射源，透明模型槽I外的正視面、俯視面設有安裝在移動機構13上可觀察透明模型槽I空間的數位相機11，數位相機11通過數據線與處理裝置12聯接；雷射照射透明模型槽I形成透明模型槽I的豎向面和水平面的雷射切面，由數位相機11分別記錄樁周土體散斑場和透明度，了解化學電滲、注漿樁體形成、以及漿液在樁周土的變化規律。
[0030]本發明所述移動機構13包括安裝在底座上的支架，支架上設有可豎向和水平移動的滑塊，所述雷射源、數位相機11分別安裝在滑塊上；由雷射源在透明模型槽I內任意位置形成豎向面和水平面的雷射切面，並由數位相機11分別記錄。
[0031]本發明所述水溶型透明土它由冰晶石與水配製而成，所述冰晶石為粒徑4.5 mm~5.0 mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.338~1.339，密度2.97g/ cm 3~3.0g/ cm 3。
[0032]本發明所述油溶型透明土由透明固體材料與無色孔隙液體配製而成，所述透明固體材料為烘烤石英砂，所述無色孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物；所述烘烤石英砂為粒徑0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.4585，密度20.lg/ cm 3。
[0033]當選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的烘烤石英砂顆粒時，本發明所述的烘烤石英砂顆粒0.25 mm≤粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 %，1.0 mm≤粒徑< 1.5腿的為10 %~50 % , 1.5腿≤粒徑≤2.0腿的為10 %~50 % ,以重量計，合計為100 %。
[0034]本實施例選擇烘烤石英砂顆粒0.25 mm;^粒徑< 0.5 mm的為30 % , 0.5 mm;^粒徑
<1.0 mm的為 30 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 20 % , 1.5 mm;^粒徑≤ 2.0 mm的為 20 %，
以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；通過調整正12烷與15號白油的的質量比來改變混合油的折射率，使其與烘烤石英砂顆粒的折射率一致。
[0035]本發明所述透明模型槽1、透明壓力板8由透明有機玻璃製成，注漿管5由透明有機玻璃管制成，注漿管5的四個側壁均勻布置8~10個注漿孔(本實施例為8個)，所述的直流電源7，電壓為8V~24 V (本實施例為8V)，電流為6A~20A (本實施例為6A);所述雷射源包括雷射器9、線性轉化器10，雷射器9為內腔式氦氖雷射器，功率為50mW~500mW(本實施例為500mW);所述的線性轉換器10可以將點光源轉化為線性光源，且線性轉化器10轉化成的線性光源可以旋轉方向。
[0036]本發明所述數位相機6為高清高速數位相機，其解析度為50 w~500w(本實施例為500w)，幀曝光，幀數25，曝光時間10μ8~IOs (本實施例為10μ8)。
[0037]一種注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗方法，它包括以下過程:
⑴建模:根據試驗要求分別製作透明模型槽1、透明壓力板8、模擬散體材料樁3的水溶型透明土、模擬樁周土 2的油溶型透明土，油溶型透明土中預埋電動土工格柵4，並將水溶型透明土填築在電動土工格柵4內部，水溶型透明土形成的散體材料樁3中間位置預埋注漿管5，透明模型槽I上部設有透明壓力板8 ；
本發明所述水溶型透明土它由冰晶石與水配製而成，所述冰晶石為粒徑4.5 mm~5.0mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.338~1.339，密度2.97g/ cm 3~3.0g/ cm 3。
[0038]本實施例按實驗要求選擇冰晶石顆粒與水，混合後填築在電動土工格柵4內，填築時，中間位置預埋注漿管5。
[0039]⑵安裝:電動土工格柵4的頂部通過導線6分別與直流電源7的正、負極連接，形成電動土工格柵4的陽極、陰極；連接時，對角方向上，兩個電極一致，如圖1所示，上下兩個電動土工格柵4與直流電源7的正極連接，左右兩個電動土工格柵4與直流電源7的負極連接；往陽極內加入氯化鈣溶液，加入後溶液濃度為7 %~15 % (本實施例為7.5 %)，陰極內加入矽酸鈉溶液，加入後溶液濃度為15 %~30 % (本實施例為15 %);透明模型槽I外一側及上部在移動機構13上分別安裝好雷射源，透明模型槽I外的正視面、俯視面在移動機構13上分別安裝好可觀察透明模型槽I空間的數位相機11，數位相機11通過數據線與處理裝置12聯接；打開雷射源，檢查其在透明土體內部形成的顆粒切面明亮度，調整雷射角度，使切面垂直入射；打開數位相機11，調整數位相機11鏡頭，使其能涵括整個試驗畫面；本發明所述移動機構13包括安裝在底座上的支架，支架上設有可豎向和水平移動的滑塊，所述雷射源、數位相機11分別安裝在滑塊上；由雷射源在透明模型槽I內任意位置形成豎向面和水平面的雷射切面，並由數位相機11分別記錄。
[0040]本發明所述透明模型槽1、透明壓力板8由透明有機玻璃製成，注漿管5由透明有機玻璃管制成，注漿管5的四個側壁均勻布置8~10個注漿孔(本實施例為8個)，所述的直流電源7，電壓為8~24 V (本實施例為8 V),電流為6~20 A (本實施例為6 A);所述雷射源包括雷射器9、線性轉化器10，雷射器9為內腔式氦氖雷射器，功率為50mW~500mW(本實施例為500mW);所述的線性轉換器10可以將點光源轉化為線性光源，且線性轉化器10轉化成的線性光源可以旋轉方向。
[0041]本發明所述數位相機6為高清高速數位相機，其解析度為50 w~500w(本實施例為500w)，幀曝光，幀數25，曝光時間10μ8~IOs (本實施例為10μ8)。
[0042]當需製得模擬飽和砂土的透明土時，本發明在過程⑴中，所述製作油溶型透明土包括:
備料:所述備料為選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的烘烤石英砂顆粒，其顆粒為不規則形狀，清洗雜質並烘乾，所述烘烤石英砂折射率1.4585，密度20.lg/ cm 3 ;所述孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物，調整正12烷與15號白油的質量比來改變混合油的折射率，使其與烘烤石英砂顆粒的折射率一致；
當選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的烘烤石英砂顆粒時，本發明所述的烘烤石英砂顆粒
0.25 mm≤粒徑< 0.5 mm的為 10 %~50 % , 0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為 10 %~50 % , 1.0mm;^粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5 mm;^粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 % ,以重量計，合計為100 %。
[0043]本實施例選擇烘烤石英砂顆粒0.25 mm;^粒徑< 0.5 mm的為30 %，0.5 mm;^粒徑
<1.0 mm的為 30 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 20 % , 1.5 mm;^粒徑≤2.0 mm的為 20 %，
以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；通過調整正12烷與15號白油的的質量比來改變混合油的折射率，使其與烘烤石英砂顆粒的折射率一致。
[0044]混配:所述混配為根據試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定烘烤石英砂顆粒和孔隙液體的用量，先將烘烤石英砂顆粒分層填入透明模型槽中，並分3~4次擊實；然後在透明模型槽中注入孔隙液體；
本實施例在透明模型槽I中填入一定量後，對烘烤石英砂顆粒進行預壓；分3次擊實，以控制試樣的密度；然後在透明模型槽I中注入孔隙液體，靜置24小時；
抽真空:所述抽真空為利用抽真空裝置抽除烘烤石英砂顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出烘烤石英砂顆粒的孔隙液體；
⑶試驗:根據實驗設計，首先接通電源，由數位相機11記錄、觀測化學電滲試驗過程中陽極、陰極之間的水流過程及化學反應生成的固化劑分布規律，將記錄數據通過數據線送入處理裝置12，了解化學電滲在樁周土的變化規律；反轉電極，繼續化學電滲試驗；當陰極排水量小於0.1 mm V分鐘時，結束化學電滲試驗步驟；
然後，通過注漿管5對散體材料樁3進行高聚物材料注漿，所述的高聚物材料為有機高分子材料，為雙組份發泡聚氨酯為代表的非水反應類高聚物材料。了解注漿樁體形成、以及漿液在樁周土的變化規律，完成注漿聯合化學電滲散體材料樁的可視化模型試驗過程。[0045]所述雷射器9和線性轉化器10可在移動機構13上豎直或水平移動，使雷射源可以在透明模型槽I的任意位置形成透明模型槽I的豎向面或水平面的雷射切面。
[0046]當雷射照射透明模型槽I形成透明模型槽I的豎向面的雷射切面時，由安裝在透明模型槽I正視面的數位相機11記錄；當雷射照射透明模型槽I形成透明模型槽I的水平面的雷射切面時，由安裝在透明模型槽I俯視面的數位相機11記錄。
[0047]試驗中，利用PIV技術(Particle Image Velocimetry粒子圖像測速法)結合圖像處理軟體PIVview2C對數位相機11採集的圖片資料進行處理。
[0048]實施例2:
當需製得模擬飽和黏土的透明土時，備料時，選擇粒徑為< 0.074 mm的烘烤石英砂顆
粒;
混配時，先將調配好的孔隙液體裝在透明模型槽I中，並將烘烤石英砂顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽I中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，並保持烘烤石英砂顆粒始終在孔隙液體液面以下；
當備料中選擇粒徑為< 0.074 IM的烘烤石英砂顆粒時，抽真空後在固結儀中進行固結，固結度OCR值0.8~3。
[0049]本實施例固結度OCR值0.8 ;
餘同實施例1。
[0050]實施例3:
備料時，選擇烘烤石英砂顆粒0.25 粒徑< 0.5 mm的為10 % , 0.5 mmi≤粒徑< 1.0mm的為40 % , 1.0 mm;≤粒徑< 1.5 mm的為35 % , 1.5 mm;≤粒徑≤2.0 mm的為15 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；
混配時，控制試樣其密實度為40 %。
[0051]餘同實施例1。
[0052]實施例4:
本發明所述油溶型透明土由透明固體材料與無色孔隙液體配製而成，所述透明固體材料為全氟環狀聚合物，所述無色孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物；所述全氟環狀聚合物為粒徑0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.34，密度
2.03g/ cm 3，透光率 95 %，吸水性 < 0.01 %。
[0053]當選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的全氟環狀聚合物顆粒時，本發明所述的全氟環狀聚合物顆粒0.25 mm;≤粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 % , 0.5 mm;≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 % , 1.5腿≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計,合計為100 %。
[0054]本實施例選擇全氟環狀聚合物顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為30 % , 0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為 30 % , 1.0 mm;≤粒徑< 1.5 mm的為 20 % , 1.5 mm;≤粒徑≤ 2.0 mm的為 20
%，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；通過調整正12烷與15號白油的的質量比來改變混合油的折射率，使其與全氟環狀聚合物顆粒的折射率一致。
[0055]當需製得模擬飽和砂土的透明土時，本發明在過程⑴中，所述製作油溶型透明土包括:
備料:所述備料為選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的全氟環狀聚合物顆粒，其顆粒為不規則形狀，清洗雜質並烘乾，所述全氟環狀聚合物折射率1.34，密度2.03g/ cm3，透光率95 %，吸水性< 0.01 % ;所述孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物，調整正12烷與15號白油的質量比來改變混合油的折射率，使其與全氟環狀聚合物顆粒的折射率
一致；
當選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的全氟環狀聚合物顆粒時，本發明所述的全氟環狀聚合物顆粒0.25 mm≤粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50% , 1.0 mm≤粒徑< 1.5腿的為10 %~50 % , 1.5腿≤粒徑≤2.0腿的為10 %~50 % ,以重量計，合計為100 %。
[0056]本實施例選擇全氟環狀聚合物顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為30 % , 0.5 mm^粒徑< 1.0 mm的為 30 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為 20 % , 1.5 mm;^粒徑≤ 2.0 mm的為 20
%，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；通過調整正12烷與15號白油的的質量比來改變混合油的折射率，使其與全氟環狀聚合物顆粒的折射率一致。
[0057]混配:所述混配為根據試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定全氟環狀聚合物和孔隙液體的用量，先將全氟環狀聚合物顆粒分層填入透明模型槽中，並分3~4次擊實；然後在透明模型槽中注入孔隙液體；
本實施例在透明模型槽I中填入一定量後，對全氟環狀聚合物顆粒進行預壓；分3次擊實，以控制試樣的密度；然後在透明模型槽I中注入孔隙液體，靜置24小時；
所述抽真空為利用抽真空裝置抽除全氟環狀聚合物顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出全氟環狀聚合物顆粒的孔隙液體；
餘同實施例1。
[0058]實施例5:
當需製得模擬飽和黏土的透明土時，備料時，選擇粒徑為< 0.074 mm的全氟環狀聚合物顆粒；
混配時，先將調配好的孔隙液體裝在透明模型槽I中，並將全氟環狀聚合物顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽I中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，並保持全氟環狀聚合物顆粒始終在孔隙液體液面以下；
當備料中選擇粒徑為< 0.074 mm的全氟環狀聚合物顆粒時，抽真空後在固結儀中進行固結，固結度OCR值0.8~3。
[0059]本實施例固結度OCR值1.0 ;
餘同實施例1。
[0060]實施例6:
備料時，選擇全氟環狀聚合物顆粒0.25 粒徑< 0.5 mm的為10 % , 0.5 粒徑
<1.0 mm的為 40 % , 1.0 mm≤粒徑< 1.5 mm的為 35 % , 1.5 mm;^粒徑≤ 2.0 mm的為 15 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；
混配時，控制試樣其密實度為40 %。
[0061]餘同實施例1。
[0062]實施例7:
本發明所述油溶型透明土由透明固體材料與無色孔隙液體配製而成，所述透明固體材料為氟化鈣，所述無色孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物；所述氟化鈣為粒徑0.25mm~2.0 mm或;^ 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.434，密度3.18g/ cm 3。
[0063]當選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的氟化鈣顆粒時，本發明所述的氟化鈣顆粒0.25mm≤粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 % , 0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 % , 1.0腿≤粒徑< 1.5 mm的為10 %~50 %，1.5 mm≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為 100 % ο
[0064]本實施例選擇氟化鈣顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為30 %，0.5 mm<粒徑< 1.0mm的為30 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為20 % , 1.5 mm;^粒徑≤2.0 mm的為20 % ,以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；通過調整正12烷與15號白油的的質量比來改變混合油的折射率，使其與氟化鈣顆粒的折射率一致。
[0065]當需製得模擬飽和砂土的透明土時，本發明在過程⑴中，所述製作油溶型透明土包括:
備料:所述備料為選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的氟化鈣顆粒，其顆粒為不規則形狀，清洗雜質並烘乾，所述氟化鈣折射率1.434，密度3.18g/ cm 3 ;所述孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物，調整正12烷與15號白油的質量比來改變混合油的折射率，使其與氟化鈣顆粒的折射率一致；
當選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm的氟化鈣顆粒時，本發明所述的氟化鈣顆粒0.25 mm^粒徑< 0.5 mm的為10 %~50 %，0.5 mm≤粒徑< 1.0 mm的為10 %~50 %，1.0 mm≤粒徑
<1.5 mm的為10 %~50 %，1.5 mm≤粒徑≤2.0 mm的為10 %~50 %，以重量計，合計為100 %。
[0066]本實施例選擇氟化鈣顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為30 %，0.5 mm<粒徑< 1.0mm的為30 % , 1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為20 % , 1.5 mm;^粒徑≤2.0 mm的為20 % ,以重量計，合計為100 %，將其混合均勻；通過調整正12烷與15號白油的的質量比來改變混合油的折射率，使其與氟化鈣顆粒的折射率一致。
[0067]混配:所述混配為根據試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定氟化鈣和孔隙液體的用量，先將氟化鈣顆粒分層填入透明模型槽中，並分3~4次擊實；然後在透明模型槽中注入孔隙液體；
本實施例在透明模型槽I中填入一定量後，對氟化鈣顆粒進行預壓；分3次擊實，以控制試樣的密度；然後在透明模型槽I中注入孔隙液體，靜置24小時；
抽真空:所述抽真空為利用抽真空裝置抽除氟化鈣顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出氟化鈣顆粒的孔隙液體；
餘同實施例1。
[0068]實施例8:
當需製得模擬飽和黏土的透明土時，備料時，選擇粒徑為< 0.074 mm的氟化鈣顆粒；混配時，先將調配好的孔隙液體裝在透明模型槽I中，並將氟化鈣顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽I中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，並保持氟化鈣顆粒始終在孔隙液體液面以下；
當備料中選擇粒徑為< 0.074 mm的氟化鈣顆粒時，抽真空後在固結儀中進行固結，固結度OCR值0.8~3。
[0069]本實施例固結度OCR值1.5 ;餘同實施例1。
[0070]實施例9:
備料時，選擇氟化鈣顆粒0.25 mm<粒徑< 0.5 mm的為20 % , 0.5 mm<粒徑< 1.0 mm的為30 %，1.0 mm;^粒徑< 1.5 mm的為30 %，1.5 mm;^粒徑;^ 2.0 mm的為20 %，以重量計，合計為100 %，將其混合均勻； 混配時，控制試樣其密實度為50 %。
[0071]餘同實施例1。
【權利要求】
1.一種注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置，其特徵是它包括透明模型槽，透明模型槽上部設有透明壓力板，槽內設有散體材料樁，散體材料樁外側預埋電動土工格柵，電動土工格柵的頂部通過導線分別與直流電源的正、負極連接，樁體內部中心位置預埋注漿管；所述散體材料樁由水溶型透明土模擬，樁周土由油溶型透明土模擬；透明模型槽外一側及上部設有安裝在移動機構上的雷射源，透明模型槽外的正視面、俯視面設有安裝在移動機構上可觀察透明模型槽空間的數位相機，數位相機通過數據線與處理裝置聯接；雷射照射透明模型槽形成透明模型槽的豎向面和水平面的雷射切面，由數位相機分別記錄樁周土體散斑場和透明度，了解化學電滲、注漿樁體形成、以及漿液在樁周土的變化規律。
2.根據權利要求1所述的注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置，其特徵是所述移動機構包括安裝在底座上的支架，支架上設有可豎向和水平移動的滑塊，所述雷射源、數位相機分別安裝在滑塊上；由雷射源在透明模型槽內任意位置形成豎向面和水平面的雷射切面，並由數位相機分別記錄。
3.根據權利要求1或2所述的注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置，其特徵是所述水溶型透明土它由冰晶石與水配製而成，所述冰晶石為粒徑4.5 mm~5.0 mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.338~1.339，密度2.97g/ cm 3~3.0g/ cm 3。
4.根據權利要求1或2所述的注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置，其特徵是所述油溶型透明土由透明固體材料與無色孔隙液體配製而成，所述透明固體材料為烘烤石英砂，所述無色孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物；所述烘烤石英砂為粒徑0.25mm~2.0 mm或< 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.4585，密度20.lg/ cm 3。
5.根據權利要求1或2所述的注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置，其特徵是所述油溶型透明土由透明固體材料與無色孔隙液體配製而成，所述透明固體材料為全氟環狀聚合物，所述無色孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物；所述全氟環狀聚合物為粒徑0.25 mm~2.0 mm或;^ 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.34，密度2.03g/ cm3，透光率95 %，吸水性< 0.01 %。
6.根據權利要求1或2所述的注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗裝置，其特徵是所述油溶型透明土由透明固體材料與無色孔隙液體配製而成，所述透明固體材料為氟化鈣，所述無色孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物；所述氟化鈣為粒徑0.25 mm~2.0mm或;^ 0.074 mm的顆粒，其顆粒為不規則形狀，折射率1.434，密度3.18g/ cm 3。
7.一種注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗方法，其特徵是它包括以下過程: ⑴建模:根據試驗要求分別製作透明模型槽、透明壓力板、模擬散體材料樁的水溶型透明土、模擬樁周土的油溶型透明土，油溶型透明土中預埋電動土工格柵，並將水溶型透明土填築在電動土工格柵內部，水溶型透明土形成的散體材料樁中間位置預埋注漿管，透明模型槽上部設有透明壓力板； ⑵安裝:電動土工格柵的頂部通過導線分別與直流電源的正、負極連接，形成電動土工格柵的陽極、陰極；往陽極內加入氯化鈣溶液，溶液濃度為7 %~15 %，陰極內加入矽酸鈉溶液，溶液濃度為15 %~30 % ;透明模型槽外一側及上部在移動機構上分別安裝好雷射源，透明模型槽外的正視面、俯視面在移動機構上分別安裝好可觀察透明模型槽空間的數位相機，數位相機通過數據線與處理裝置聯接；打開雷射源，檢查其在透明土體內部形成的顆粒切面明亮度，調整雷射角度，使切面垂直入射；打開數位相機，調整數位相機鏡頭，使其能涵括整個試驗畫面； ⑶試驗:根據實驗設計，首先接通電源，由數位相機記錄、觀測化學電滲試驗過程中陽極、陰極之間的水流過程及化學反應生成的固化劑分布規律，將記錄數據通過數據線送入處理裝置，了解化學電滲在樁周土的變化規律；反轉電極，繼續化學電滲試驗；當陰極排水量小於0.1 mm V分鐘時，結束化學電滲試驗步驟； 然後，通過注漿管對散體材料樁進行高聚物材料注漿，了解注漿樁體形成、以及漿液在樁周土的變化規律，完成注漿聯合化學電滲散體材料樁的可視化模型試驗過程。
8.根據權利要求7所述的注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗方法，其特徵是在過程⑴中，所述製作油溶型透明土包括: 備料:所述備料為選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的烘烤石英砂顆粒，其顆粒為不規則形狀，清洗雜質並烘乾，所述烘烤石英砂折射率1.4585，密度20.lg/ cm 3 ;所述孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物，調整正12烷與15號白油的質量比來改變混合油的折射率，使其與烘烤石英砂顆粒的折射率一致； 混配:所述混配為根據試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定烘烤石英砂顆粒和孔隙液體的用量，先將烘烤石英砂顆粒分層填入透明模型槽中，並分3~4次擊實；然後在透明模型槽中注入孔隙液體； 或者先將調配好的孔隙 液體裝在透明模型槽中，並將烘烤石英砂顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，並保持烘烤石英砂顆粒始終在孔隙液體液面以下； 抽真空:所述抽真空為利用抽真空裝置抽除烘烤石英砂顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出烘烤石英砂顆粒的孔隙液體； 當備料中選擇粒徑為< 0.074 mm的烘烤石英砂顆粒時，抽真空後在固結儀中進行固結，固結度OCR值0.8~3。
9.根據權利要求7所述的注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗方法，其特徵是在過程⑴中，所述製作油溶型透明土包括: 備料:所述備料為選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的全氟環狀聚合物顆粒，其顆粒為不規則形狀，清洗雜質並烘乾，所述全氟環狀聚合物折射率1.34，密度2.03g/ cm`3，透光率95 %，吸水性< 0.01 % ;所述孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物，調整正`12烷與15號白油的質量比來改變混合油的折射率，使其與全氟環狀聚合物顆粒的折射率一致； 混配:所述混配為根據試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定全氟環狀聚合物和孔隙液體的用量，先將全氟環狀聚合物顆粒分層填入透明模型槽中，並分3~4次擊實；然後在透明模型槽中注入孔隙液體； 或者先將調配好的孔隙液體裝在透明模型槽中，並將全氟環狀聚合物顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，並保持全氟環狀聚合物顆粒始終在孔隙液體液面以下； 所述抽真空為利用抽真空裝置抽除全氟環狀聚合物顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出全氟環狀聚合物顆粒的孔隙液體； 當備料中選擇粒徑為< 0.074 mm的全氟環狀聚合物顆粒時，抽真空後在固結儀中進行固結，固結度OCR值0.8~3。
10.根據權利要求7所述的注漿聯合化學電滲散體材料樁模型試驗方法，其特徵是在過程⑴中，所述製作油溶型透明土包括: 備料:所述備料為選擇粒徑為0.25 mm~2.0 mm或< 0.074 mm的氟化鈣顆粒，其顆粒為不規則形狀，清洗雜質並烘乾，所述氟化鈣折射率1.434，密度3.18g/ cm 3 ;所述孔隙液體為正12烷和15號白油的混合物，調整正12烷與15號白油的質量比來改變混合油的折射率，使其與氟化鈣顆粒的折射率一致； 混配:所述混配為根據試驗條件與試樣的尺寸大小計算確定氟化鈣和孔隙液體的用量，先將氟化鈣顆粒分層填入透明模型槽中，並分3~4次擊實；然後在透明模型槽中注入孔隙液體； 或者先將調配好的孔隙液體裝在透明模型槽中，並將氟化鈣顆粒緩慢、均勻、分散地倒入透明模型槽中，傾倒過程中不斷攪拌排出氣泡，並保持氟化鈣顆粒始終在孔隙液體液面以下； 抽真空:所述抽真空為利用抽真空裝置抽除氟化鈣顆粒之間的氣泡，利用吸球抽去高出氟化鈣顆粒的孔隙液體； 當備料中選擇粒徑為< 0.074 mm的氟化鈣顆粒時，抽真空後在固結儀中進行固結，固結度OCR值0.8~3。
【文檔編號】G01N27/00GK103940853SQ201410177578
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】孔綱強, 曹兆虎 申請人:湖南城市學院