1.一种基于化学电渗固化软土的动力特性测试系统,其特征在于,包括压力室(1)、置于压力室内的试样、激振系统和化学电渗系统;所述化学电渗系统包括试样端部电极(2)、排水装置(3)和化学注浆装置(4),所述试样端部电极(2)包括设在试样上方的顶帽(21)和试样下方的底座(22),化学注浆装置(4)与底座(22)连接,排水装置(3)与顶帽(21)连接,所述激振机构与试样连接用于对试样施加轴向激振和扭转激振,所述试样外部设有用于测量试样形变的压力腔(5)。
2.根据权利要求1所述的基于化学电渗固化软土的动力特性测试系统,其特征在于,所述激振系统包括扭转激振装置(6)和轴向激振装置(7);扭转激振装置(6)包括驱动板(61)、磁铁(62)和线圈(63),所述驱动板(61)与顶帽(21)连接,所述磁铁(62)固定在驱动板(61)上,线圈(63)套在磁铁(62)外部。
3.根据权利要求2所述的基于化学电渗固化软土的动力特性测试系统,其特征在于,所述驱动板(61)上设有加速度传感器(64),且驱动板中心对称处设有与加速度传感器(64)质量相同的小质量块(65)。
4.根据权利要求2所述的基于化学电渗固化软土的动力特性测试系统,其特征在于,所述轴向激振装置(7)为轴向激振器,在其顶部设有LVDT轴变位移感应器(8)。
5.根据权利要求1所述的基于化学电渗固化软土的动力特性测试系统,其特征在于,所述顶帽(21)下方和底座(22)上方嵌入铜制金属电极,铜制金属电极表面设有圆心散开的八排凸起等间距刀刃(23)和圆心散开的四排等间距圆孔(24)。
6.根据权利要求1所述的基于化学电渗固化软土的动力特性测试系统,其特征在于,还包括电源(10),所述电源阳极通过导线连接底座(22),电源阴极通过导线连接顶帽(21)。
7.根据权利要求1所述的基于化学电渗固化软土的动力特性测试系统,其特征在于,所述底座(22)下部设有注浆孔,注浆孔通过注浆管(41)与化学注浆装置(4)连接,注浆管(41)上设有用于控制浆液注入时间及用量的止水阀(42),所述注浆孔连接孔压检测装置(11)。
8.根据权利要求1所述的基于化学电渗固化软土的动力特性测试系统,其特征在于,所述顶帽(21)边缘设有排水孔,排水孔通过排水管(31)与排水装置(3)连接,所述排水装置(3)设有对土样固结程度以及排水量进行监测的水位检测元件。
9.根据权利要求1所述的基于化学电渗固化软土的动力特性测试系统,其特征在于,所述压力腔(5)通过注水管(91)连接注水装置(9),所述注水装置(9)中设有液位计,在固结前将水注入压力腔(5)内,结合水体积变化和LVDT轴变位移感应器(8)测得化学电渗固结后试样尺寸。
10.一种如权利要求1‑9任一所述的基于化学电渗固化软土的动力特性测试系统的测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)试样安装:将底座(22)安装在承台(12)上,制取圆柱试样,用套筒将试样套上橡胶膜,将试样压入底座(22)顶部凸起的刀刃(23)中并固定密封,安装顶帽(21),使顶帽底部刀刃(23)切入土体试样表面并固定密封;
(b)对于扭转振动,安装扭转激振装置(6),将加速度传感器(64)水平固定在驱动板(61)上并对称安装小质量块(65),将驱动板(61)与顶帽(21)相连;对于轴向振动,将加速度传感器(64)垂直固定在驱动板(61)上,并将驱动板(61)上端与轴向激振器(7)相连,下端与顶帽(21)相连;将线圈(63)接入功率放大器并将加速度传感器(64)连接电信号放大器;组装好仪器,连接导线,接入计算机操作系统;
(c)取下对开模,向压力腔(5)内注水,放下压力室(1)外罩,向压力室(1)内加压,监测试样高度直径变化;
(d)接通电源,打开化学电渗系统,向试样内注浆,通过试样端部电极(2)化学电渗排水并收集试样排出的水,且通过水位检测元件检测排水量,直至试样完成固结;
(e)打开计算机操作系统,设置试验条件,开启扭转激振装置、功率放大器、电信号放大器以及数模转换器,进行振动试验,记录试样的振动过程并且得到试样的自振衰减曲线,根据自振衰减曲线来计算出试样的动模量和阻尼比,如此反复的逐级增加激振力,得到足够的试验数据分析试样的动力特性,再由加速度传感器采集和处理试样振动过程中的加速度值;
(f)试验结束,关闭系统,取下部件,结合试样高度直径测试结果,整理系统数据。