本發(fā)明涉及一種真空預壓法有效性實時檢測方法及裝置。

背景技術：
真空預壓地基處理方法廣泛運用在軟弱土地基的物理力學參數(shù)的改良中，尤其在近幾年大規(guī)模的圍海造地的工程中，然而真空預壓地基處理方法針對不同土質(zhì)的加固效果卻差別較大，直接影響了設計參數(shù)的選取和施工工藝的優(yōu)化，而土的最大剪切模量、壓縮模量和土壓力三個參數(shù)是土力學最基本的三個參數(shù)，是巖土工程計算和設計方面非常重要的基本參數(shù)。而目前為止，國內(nèi)的實驗室主要用十字板剪切法評價加固效果，必須在加固結束后才能判斷，而沒有較好的方法去測定針對不同土質(zhì)地基的加固的過程和加固效果，因此有必要提出一種無損的、結果可靠且操作簡單的檢測裝置，在設計施工之前，對真空預壓方法的效果進行評價。

技術實現(xiàn)要素：
為了能實現(xiàn)準確監(jiān)測土體的加固過程，本發(fā)明通過對土的最大剪切模量、壓縮模量和土壓力三個參數(shù)的變化，通過計算準確評價其加固效果。本發(fā)明的目的是提供一種監(jiān)控室內(nèi)真空預壓狀態(tài)下土體基本力學參數(shù)的測定儀，通過對比計算，可以評價真空預壓地基處理范圍對不同土質(zhì)的有效性，并對設計和施工提出優(yōu)化措施，并用于適用于淤泥、淤泥質(zhì)粘土和粘土。本發(fā)明的內(nèi)容如下：一種真空預壓法有效性實時檢測方法,真空預壓法有效性的檢測通過下列步驟實現(xiàn)：（1）通過壓電傳感器測定不同時間下、不同深度處土體的壓縮波速Vp和剪切波速Vs；（2）取正常固結后的土體為對比組，通過壓電傳感器測定其壓縮波速Vnp和剪切波速Vns；（3）計算加固系數(shù)α=Vs/Vns；（4）計算泊松比υ=E/2G-1，其中E為彈性模量，G為剪切模量，E＝Vp2ρ，G＝Vs2ρ，υ=E/2G-1=Vp2/2Vs2-1；（5）最后分別算出α1，α2，α3和υ1，υ2，υ3(α1，α2，α3和υ1，υ2，υ3分別為土體三個不同深度的加固系數(shù)和泊松比)，與正常固結土的對比，可以得到不同固結時間被測試土體的固結效果，同時可以判斷不同深度處的加固效果，最終得到不同土體利用真空預壓方法的有效性;其中，所述土體處于預壓條件下。其中，通過壓電傳感器測定土體的壓縮波速Vp和剪切波速Vs的步驟如下：所述壓電傳感器包括振動發(fā)射器和振動接收器，通過振動發(fā)射器發(fā)射波，通過振動接收器接收波，測定發(fā)射波和接受波的時間差t，并量測發(fā)射點和接收點的傳感器之間的距離L，分別得到壓縮波速Vp和剪切波速Vs。基于上述的真空預壓法有效性實時檢測方法的檢測裝置，所述檢測裝置包括預壓裝置和模型箱，所述模型箱由用于存放待測土壤的容腔、可開啟的腔蓋構成，所述預壓裝置與模型箱的腔蓋連接，所述模型箱上或模型箱內(nèi)部設有三組或三組以上的壓電傳感器陣列，所述壓電傳感器外接數(shù)據(jù)采集和顯示裝置，所述壓電傳感器包括振動發(fā)射器和振動接收器，所述振動發(fā)射器和振動接收器位于同一水平位置。所述壓電傳感器為彎曲元壓電傳感器。所述模型箱上或模型箱內(nèi)部設有三組彎曲元壓電傳感器陣列，且三組所述彎曲元壓電傳感器安裝于不同深度的位置上。所述模型箱中設置彎曲元壓電傳感器安裝架，所述彎曲元壓電傳感器安裝架為兩個且平行設置，所述振動發(fā)射器和振動接收器分別安裝在兩個彎曲元安裝架上。所述彎曲元壓電傳感器表面用環(huán)氧樹脂均勻涂上。在所述彎曲元壓電傳感器安裝架底部和模型箱底部之間連接的位置設有緩沖墊。所述緩沖墊為硅膠涂層。所述預壓裝置為真空泵、堆載以及排水板其中的一種或多種。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了在K0（自然沉積）狀態(tài)的土體的水平和豎直方向的剪切模量、壓縮模量以及泊松比的計算所需的模型結構，通過本發(fā)明所述的方法以及檢測裝置，可以得到隨著荷載的施加土體相關參數(shù)的演變，同時利用壓電傳感器陣列，得到不同深度處的土體的加固效果，達到針對不同土質(zhì)不同深度時真空預壓固結法的有效性的目的，本發(fā)明能準確無損的評價真空預壓方法的有效性，針對不同土質(zhì)，優(yōu)化設計與施工參數(shù)，操作方便，可靠度高。附圖說明圖1是本發(fā)明的結構示意圖。圖2是加固系數(shù)α隨實驗時間變化的趨勢。圖3是泊松比υ隨實驗時間變化的趨勢。圖中，1.壓力薄膜傳感器，2.壓電傳感器。具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明：一種真空預壓法有效性實時檢測方法,步驟如下：（1）通過壓電傳感器測定不同時間下、不同深度處土體的壓縮波速Vp和剪切波速Vs；（2）取正常固結后的土體為對比組，通過壓電傳感器測定其壓縮波速Vnp和剪切波速Vns；（3）計算加固系數(shù)α=Vs/Vns；（4）計算泊松比υ=E/2G-1，其中E為彈性模量，G為剪切模量，E＝Vp2ρ，G＝Vs2ρ，υ=E/2G-1=Vp2/2Vs2-1；（5）最后分別算出α1，α2，α3和υ1，υ2，υ3(α1，α2，α3和υ1，υ2，υ3分別為土體三個不同深度的加固系數(shù)和泊松比)，與正常固結土的對比，可以得到不同固結時間被測試土體的固結效果，同時可以判斷不同深度處的加固效果，最終得到不同土體利用真空預壓方法的有效性;其中，所述土體處于預壓條件下。加固系數(shù)α，α≤1.0，當α越接近1，說明加固效果越明顯；同時可以測得泊松比υ的變化趨勢，而實驗可以得到，如圖2、3所示，隨著加固效果的增加，泊松比υ一般會從0.42減小到0.25，因此通過這兩個參數(shù)可以更加全面的評價土體在加固效果。其中，通過壓電傳感器測定土體的壓縮波速Vp和剪切波速Vs的步驟如下：所述壓電傳感器包括振動發(fā)射器和振動接收器，通過振動發(fā)射器發(fā)射波，通過振動接收器接收波，測定發(fā)射波和接受波的時間差t，并量測發(fā)射點和接收點的傳感器之間的距離L，分別得到壓縮波速Vp和剪切波速Vs。本發(fā)明提供了在K0（自然沉積）狀態(tài)的土體的剪切模量、壓縮模量增長趨勢以及泊松比的變化趨勢計算所需的模型結構，進一步得到隨著荷載的增加可以得到此過程中剪切模量、壓縮模量及泊松比的變化，評價真空預壓法的有效性?；谏鲜龅恼婵疹A壓法有效性實時檢測方法的檢測裝置，所述檢測裝置包括預壓裝置和模型箱，所述模型箱由用于存放待測土壤的容腔、可開啟的腔蓋構成，所述預壓裝置與模型箱的腔蓋連接，所述模型箱上或模型箱內(nèi)部設有三組或三組以上的壓電傳感器陣列，所述壓電傳感器外接數(shù)據(jù)采集和顯示裝置，所述壓電傳感器包括振動發(fā)射器和振動接收器，所述振動發(fā)射器和振動接收器位于同一水平位置。將待測土體裝入容腔內(nèi)，土體上方覆蓋密封膜，蓋上腔蓋，開啟預壓裝置，土體開始處于預壓狀態(tài)，土體向下移動，壓電傳感器實時測定土體在預壓狀態(tài)下不同時間點不同深度的壓縮波速和剪切波速，在根據(jù)上述方法計算的剪切模量、壓縮模量及泊松比，從而評價有效性。所述預壓裝置為真空泵、堆載以及排水板其中的一種或多種。所述壓電傳感器為PiezoSystem公司的Q220.A4.303Y彎曲元壓電傳感器。所述模型箱上或模型箱內(nèi)部設有三組彎曲元壓電傳感器，且三組所述彎曲元壓電傳感器安裝于不同深度的位置上。三組彎曲元壓電傳感器分別安裝在不同深度的土層里，可以同時測量不同深度土層的剪切模量和壓縮模量，達到測試不同深度處土體的加固效果的目的。所述模型箱中設置彎曲元壓電傳感器安裝架，所述彎曲元壓電傳感器安裝架為兩個且平行設置，所述振動發(fā)射器和振動接收器分別安裝在兩個彎曲元安裝架上。振動發(fā)射器和振動接收器之間的距離小于或等于20cm，否則波的傳播過程中能量損失太大，引起接收端無法接收到，或者很弱，影響測試結果。將彎曲元壓電傳感器安裝在容腔內(nèi)可不需限制容腔的大小。所述彎曲元壓電傳感器表面用環(huán)氧樹脂均勻涂上，達到防水和防腐的效果。在所述彎曲元壓電傳感器安裝架底部和模型箱底部之間連接的位置設有緩沖墊。可以避免振動發(fā)射器產(chǎn)生的共振使得模型箱發(fā)生振動，影響檢測數(shù)據(jù)的準確性。所述緩沖墊為硅膠涂層，可以達到隔振的效果，使得振動發(fā)射器按照既定路線的方向發(fā)射。所述容腔由五塊可拆卸安裝的厚度為3cm的剛性鋁板構成，以保證土體在K0狀態(tài)下。所述模型箱還設有一個或一個以上壓力薄膜傳感器。可以測定不同深度土壓力，并獲得K0值的演化。所述壓力薄膜傳感器的表面涂抹環(huán)氧樹脂，起到防水和防腐的作用，避免傳感器長時間與待測土壤接觸導致的腐蝕。實施例不應視為對本發(fā)明的限制，但任何基于本發(fā)明的精神所作的改進，都應在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。