基本介紹
- 中文名：沉降試驗
- 外文名：settle ability test
- 套用領域：土木工程
- 相關辭彙：沉降離心機、沉降時間、沉降速度
沉降,沉降試驗套用實例,路基沉降研究方法,礦漿沉降試驗,其他套用實例,
沉降
沉降用於氣相懸浮系時，是從氣體中分離出所含固體粉塵或液滴；用於液相懸浮系時，是從液體中分離出所含固體顆粒或另一液相的液滴。這種分離在生產上的目的有二：①獲得清淨的流體，如空氣的淨化、水的澄清、油品脫水等；②為了回收流體中的懸浮物，如從乾燥器出口氣體中回收固體產品、從流化床反應器出口氣體中回收催化劑等。有時兩個目的兼而有之。沉降操作在化工、醫藥、冶金、食品、環境保護等部門都有廣泛套用。
沉降的推動力是懸浮顆粒受到的重力或慣性離心力，它正比於粒徑的立方；而流體作用於沉降顆粒表面的阻力，正比於粒徑的平方。因之顆粒越細，則沉降速度越小,分離也越困難。通常,用重力沉降分離的最小粒徑為30～40m;用離心沉降分離的最小粒徑為5～10m。更小的顆粒則用電除塵、超音波除塵等分離方法（見流體動力過程）。
沉降試驗套用實例
路基沉降研究方法
太沙基(Karl Terzaghi)於1923年提出了滲透固結理論和有效應力原理，在此基礎上，地基沉降計算理論的研究己取得了長足進展。
表1 數值模擬材料參數
研究路基沉降的方法很多，基本上可以分為分層總和法、有限元法、數學計算法，試驗推演法及組合預測法。其中，有限元法是近年來得到了廣泛套用的一種方法，這種方法的優點是不僅可以考慮土體應力應變的非線性特徵，而目可以考慮側向變形和水平向滲流對固結沉降的影響。本文以路基沉降試驗為基礎，利用有限元法ANSYS軟體進行數值模擬分析，研究路基沉降變形規律。數值模擬材料各參數取值詳見表1所示。
本文試驗以十慢高速公路建設為依託，在十慢高速公路三個標段(K36+660"-K36+900段的填方路基、K47+570附近的半填半挖路基和K47+700～K47+900段的填方路基)進行路基沉降試驗。試驗採用在每段路基埋設了五個沉降觀測樁，間距為50 m，觀測樁的序號排列是按照從小里程到大里程進行編號，沉降樁截面的尺寸為30 cm×30 cm，長1 m，外露60 cm，在樁頂露出～節長3 cm的鋼筋頭。如圖《路基沉降工程試驗研究》所示。
在85天內，K36-6660～K36+900段的填方路基沉降已逐漸趨於穩定狀態，沉降量增長率在逐漸減小，將降水情況和圖進行對照，便可以發現降水對路基沉降有較大的影響，一般來說降水之後一段時間，路基沉降將明顯增加，比如在2006年12月31日的一次較大的降雪之後，路基的沉降明顯增加。從5根樁的沉降平均值來看，該曲線可分為三段：開始快速沉降階段、均勻沉降階段、沉降速率減小階段，分別對應的時間段為：2006年12月份、2007年1月～3月份和2007年3月之後。圖1以日期為橫坐標，累計沉降量為縱坐標建立沉降量和時間關係圖。
礦漿沉降試驗
礦漿沉降試驗是礦物加工作業尾礦、精礦或中間物料處理的基礎試驗之一，其目的在於測試一定濃度的礦漿其固體物料群的沉降速度，作為選礦廠設計選擇分泥斗、濃密機、尾礦壩、回水池等的依據。下面的方法是在實驗室內用量筒進行礦漿沉降試驗的方法，並分析比較每種方法的優缺點。
接觀測沉降界面法
直接觀測沉降界面法是實驗室進行礦漿沉降試驗普遍的方法，也是選礦教科書提供的沉降試驗方法¨。其測試方法為：取容量為1L或2L的透明玻璃量簡數隻(一般3—5隻即可)，清洗乾淨後烤乾，在量筒外壁貼上寬度為2em左右、長度與量筒高度相當的坐標紙。為便於測定和計算沉降試驗的料漿濃度，一般應將料漿裝滿至量筒的標稱容積，並使坐標紙的整刻度與量筒標稱滿容積的刻度線對齊，該刻度線為沉降的起始點，即沉降零點，向下依次標註沉降高度，直至量筒底部。如圖《礦漿沉降試驗所用量筒即沉降曲線》所示。
將不同濃度的礦漿分別倒人貼有坐標紙的量筒內，分別進行試驗。量筒內礦漿用攪拌器充分攪拌均勻，取出攪拌器靜置-10see後開始計時，並觀測量筒內物料群的沉降高度或清水層的高度，記錄不同沉降時間點的物料群沉降高度。開始沉降時，量筒內的礦漿處於均質狀態，濃度較低，物料的沉降速度較快，記錄的時間間隔應較短，一般以5、10或30see為沉降時間段，沉降到中後期後，沉降區的濃度逐漸增大，干涉沉降嚴重，物料的沉降速度變慢，此時記錄的沉降時間間隔可延長至數分鐘到數十分鐘，物料處於壓縮沉降後，記錄時間間隔以小時計。
實驗結論
1．礦漿的沉降速度試驗是選礦廠選擇計算濃密機和分級設備的主要依據，不同的沉降試驗方法會得到不同的測試結果。
2．上清液含固量測試法測定的物料群沉降速度，考慮了濃密機溢流的排放質量，其參數作為濃密機的設計選擇較為準確可靠。
3．直接觀測界面法測定物料的沉降速度比較簡單，在條件簡陋的地方仍可使用，建議採用本文所述的第二種方法計算沉降速度和濃密機面積。
4．上清液含固量測試法作為一種新的沉降試驗方法，宜在科研和生產中廣泛推廣套用。
其他套用實例
強夯處理紅粘土沉降試驗研究：紅粘土作為高填方體的底基時，由於上部附加荷載很大，其沉降和不均勻沉降可能導致高填方工程的失敗。如何在保證質量、技術可行和經濟合理的原則下有效地減少紅粘土地基的沉降和不均勻沉降將是高填方工程研究的重點問題。
高泥化煤泥水絮凝沉降試驗研究：煤泥水處理是整個選煤工藝中涉及面廣、投資大、最難管理的工藝環節，而高泥化煤泥水中細泥含量高，灰分高，更難以處理，這種狀況在淮南、淮北新礦區表現得較為明顯，是亟需解決的問題。在高泥化煤泥水處理過程中，需要根據煤泥水特性進行煤泥水沉降試驗，以得出特定條件下處理煤泥水所需的最佳藥劑種類、用量、添加方式以及處理工藝等，以達到煤泥水處理的最最佳化。基於此筆者對淮南礦區某選煤廠高泥化煤泥水進行了絮凝沉降最佳化試驗，以達到減少藥劑用量、節約成本的目的。
