專利名稱：一種新型非飽和土高壓固結(jié)試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種土工測(cè)試儀器，屬于土木工程儀器測(cè)試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
非飽和土在我國分布廣泛，地球表面廣泛分布的天然沉積土，以及工程建設(shè)中遇到的土體問題，幾乎都是非飽和土問題，真正意義上的飽和土在工程實(shí)踐中很少見到，這使得非飽和土力學(xué)的研究具有非常現(xiàn)實(shí)和實(shí)際的意義。對(duì)非飽和試樣加荷將產(chǎn)生超孔隙氣壓力和孔隙水壓力，孔隙水壓力會(huì)隨時(shí)間增長而消散，最終回到加荷以前的數(shù)值，孔隙壓力的消散過程稱為固結(jié)，這個(gè)過程將導(dǎo)致體積的減小或者沉降。飽和土固結(jié)試驗(yàn)相對(duì)比較成熟， 可以用于研究飽和土固結(jié)理論。非飽和土固結(jié)理論目前還不完善，其一維固結(jié)或膨脹過程還處于理論探索中，沒有行之有效的試驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證。本發(fā)明就是研制一種新型非飽和土高壓固結(jié)試驗(yàn)裝置，用來測(cè)定非飽和土在控制吸力條件下完成試樣固結(jié)，并量測(cè)試樣的固結(jié)系數(shù)與壓縮規(guī)律。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種新型非飽和土高壓固結(jié)試驗(yàn)裝置，用于解決非飽和土在控制基質(zhì)吸力的條件下進(jìn)行高壓固結(jié)試驗(yàn)測(cè)試。本發(fā)明的技術(shù)解決方案，其特征是一種新型非飽和土高壓固結(jié)試驗(yàn)裝置主要包括垂向加壓軸1、壓力室2、垂直壓力傳感器3、垂直位移傳感器8、孔隙水壓力傳感器9、固結(jié)壓力盒10、壓力室底座11、孔隙氣管路12、第一孔隙水管路13、第二孔隙水管路14、滾動(dòng)隔膜 15、儀器底座16、活塞17、傳力軸18、進(jìn)水管路19、排氣孔閥門22、第一固定螺栓23、第二固定螺栓M ；其中，固結(jié)壓力盒10包括上頂蓋4、透水石5、試樣6和陶土板7，上頂蓋4下面安裝有透水石5，透水石5下面安裝有試樣6，試樣6底部連接陶土板7，壓力室2包括內(nèi)壓力室20和外壓力室21，壓力室2安裝在壓力室底座11上，垂向加壓軸1連接垂直壓力傳感器3，垂直壓力傳感器3對(duì)準(zhǔn)固結(jié)壓力盒10，固結(jié)壓力盒10底部連接孔隙氣管路12、第一孔隙水管路13和第二孔隙水管路14，第二孔隙水管路14與孔隙水壓力傳感器9連接，壓力室底座11通過傳力軸18連接活塞17，活塞17下面安裝有滾動(dòng)隔膜15，滾動(dòng)隔膜15下面安裝有儀器底座16。垂向加壓軸1、壓力室2、壓力室底座11、儀器底座16、傳力軸18均采用不銹鋼材料，上頂蓋4采用銅質(zhì)材料，陶土板7進(jìn)氣值要求不低于1500kPa，滲透系數(shù)不小于10_8cm/ s，孔隙氣管路12、第一孔隙水管路13、第二孔隙水管路14均采用尼龍管材料，垂直壓力傳感器3、垂直位移傳感器8和孔隙水壓力傳感器9的外殼均采用鈦合金材料，垂直壓力傳感器3的軸向力最大值不小于6kN，精度不低于lkPa，垂直位移傳感器8的位移最大值不小于 15cm,精度不低于0. Olmm,孔隙水壓力傳感器9的壓力最大值不小于1. OMPa,精度不低于 lkPa。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)
儀器制造簡單，測(cè)量精度高，滿足非飽和土三向壓力測(cè)試要求，可以量測(cè)控制吸力條件下的非飽和土固結(jié)系數(shù)及壓縮規(guī)律。本發(fā)明適用范圍適用于土木工程中遇到的各種土質(zhì)在非飽和狀態(tài)下的高壓固結(jié)試驗(yàn)量測(cè)。


圖1是一種新型非飽和土高壓固結(jié)試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中有垂向加壓軸1、 壓力室2、垂直壓力傳感器3、上頂蓋4、透水石5、試樣6、陶土板7、垂直位移傳感器8、孔隙水壓力傳感器9、固結(jié)壓力盒10、壓力室底座11、孔隙氣管路12、第一孔隙水管路13、第二孔隙水管路14、滾動(dòng)隔膜15、儀器底座16、活塞17、傳力軸18、進(jìn)水管路19、內(nèi)壓力室20、外壓力室21、排氣孔閥門22、第一固定螺栓23、第二固定螺栓M。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例量測(cè)控制吸力條件下的非飽和土高壓固結(jié)系數(shù)的方法如下所示，①測(cè)量試樣6初始質(zhì)量、含水量、密度和高度，將陶土板7抽氣飽和，然后在陶土板 7上安裝試樣6，在試樣6上安裝透水石5，透水石5和試樣6周圍包有橡膠膜，在試樣5上安裝上頂蓋4;②將壓力室2安裝在壓力室底座11上，擰緊第一固定螺栓23和第二固定螺栓24， 打開排氣孔閥門22，通過進(jìn)水管路19往壓力室2中充蒸餾水，待蒸餾水從排氣孔閥門22溢出時(shí)，擰緊排氣孔閥門22;③將垂直壓力傳感器3頂住上頂蓋4，施加一定的周圍壓力和垂直壓力后，通過孔隙氣管路12和第一孔隙水管路13分別施加一定的孔隙氣壓力和孔隙水壓力，通過第二孔隙水管路14連接的孔隙水壓力傳感器9量測(cè)試樣6內(nèi)部孔隙水壓力變化；④控制孔隙水壓力和孔隙氣壓力不變，待孔隙水壓力傳感器9讀數(shù)顯示每小時(shí)不大于IkPa時(shí)，從垂直位移傳感器8量測(cè)到試樣固結(jié)后的變形量，即可計(jì)算試樣6的孔隙比， 獲得一組孔隙比與垂直壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系；⑤保持孔隙水壓力和孔隙氣壓力不變，在一定周圍壓力下，變化不同的垂直壓力后，待孔隙水壓力傳感器9讀數(shù)顯示每小時(shí)不大于IkPa時(shí)，從垂直位移傳感器8量測(cè)到試樣固結(jié)后的變形量，即可計(jì)算試樣6的新孔隙比，獲得另一組孔隙比與垂直壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系；⑥按照⑤可以獲得多組孔隙比與垂直壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以計(jì)算求得試樣6在控制吸力下的非飽和土固結(jié)系數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種新型非飽和土高壓固結(jié)試驗(yàn)裝置，其特征是該裝置包括垂向加壓軸(1)、壓力室O)、垂直壓力傳感器(3)、垂直位移傳感器(8)、孔隙水壓力傳感器(9)、固結(jié)壓力盒(10)、壓力室底座(11)、孔隙氣管路(12)、第一孔隙水管路(13)、第二孔隙水管路(14)、滾動(dòng)隔膜(15)、儀器底座(16)、活塞(17)、傳力軸(18)、進(jìn)水管路(19)、排氣孔閥門(22)、第一固定螺栓、第二固定螺栓04)；其中，固結(jié)壓力盒(10)包括上頂蓋(4)、透水石(5)、 試樣(6)和陶土板(7)，上頂蓋(4)下面安裝有透水石(5)，透水石( 下面安裝有試樣(6)， 試樣(6)底部連接陶土板(7)，壓力室( 包括內(nèi)壓力室00)和外壓力室(21)，壓力室(2) 安裝在壓力室底座(11)上，垂向加壓軸(1)連接垂直壓力傳感器(3)，垂直壓力傳感器(3) 對(duì)準(zhǔn)固結(jié)壓力盒(10)，固結(jié)壓力盒(10)底部連接孔隙氣管路(12)、第一孔隙水管路(13) 和第二孔隙水管路(14)，第二孔隙水管路(14)與孔隙水壓力傳感器(9)連接，壓力室底座(11)通過傳力軸(18)連接活塞(17)，活塞(17)下面安裝有滾動(dòng)隔膜(15)，滾動(dòng)隔膜(15) 下面安裝有儀器底座(16)；垂向加壓軸(1)、壓力室O)、壓力室底座(11)、儀器底座(16)、 傳力軸(18)均采用不銹鋼材料，上頂蓋(4)采用銅質(zhì)材料，陶土板(7)進(jìn)氣值要求不低于 1500kPa，滲透系數(shù)不小于10_8cm/s，孔隙氣管路(12)、第一孔隙水管路(13)、第二孔隙水管路(14)均采用尼龍管材料，垂直壓力傳感器C3)、垂直位移傳感器(8)和孔隙水壓力傳感器 (9)的外殼均采用鈦合金材料，垂直壓力傳感器(3)的軸向力最大值不小于6kN，精度不低于lkPa，垂直位移傳感器(8)的位移最大值不小于15cm，精度不低于0. Olmm,孔隙水壓力傳感器(9)的壓力最大值不小于1. OMPa，精度不低于lkPa。
2.將權(quán)利要求1中所述的試驗(yàn)裝置，用于測(cè)量控制吸力條件下的非飽和土高壓固結(jié)系數(shù)的方法如下所示，①測(cè)量試樣(6)初始質(zhì)量、含水量、密度和高度，將陶土板(7)抽氣飽和，然后在陶土板 (7)上安裝試樣(6)，在試樣(6)上安裝透水石(5)，透水石( 和試樣(6)周圍包有橡膠膜，在試樣(5)上安裝上頂蓋⑷；②將壓力室( 安裝在壓力室底座(11)上，擰緊第一固定螺栓和第二固定螺栓 (M)，打開排氣孔閥門(22)，通過進(jìn)水管路(19)往壓力室( 中充蒸餾水，待蒸餾水從排氣孔閥門02)溢出時(shí)，擰緊排氣孔閥門02)；③將垂直壓力傳感器(3)頂住上頂蓋G)，施加一定的周圍壓力和垂直壓力后，通過孔隙氣管路(1 和第一孔隙水管路(1 分別施加一定的孔隙氣壓力和孔隙水壓力，通過第二孔隙水管路(14)連接的孔隙水壓力傳感器(9)量測(cè)試樣(6)內(nèi)部孔隙水壓力變化；④控制孔隙水壓力和孔隙氣壓力不變，待孔隙水壓力傳感器(9)讀數(shù)顯示每小時(shí)不大于IkPa時(shí)，從垂直位移傳感器(8)量測(cè)到試樣固結(jié)后的變形量，即可計(jì)算試樣(6)的孔隙比，獲得一組孔隙比與垂直壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系；⑤保持孔隙水壓力和孔隙氣壓力不變，在一定周圍壓力下，變化不同的垂直壓力后，待孔隙水壓力傳感器(9)讀數(shù)顯示每小時(shí)不大于lltfa時(shí)，從垂直位移傳感器(8)量測(cè)到試樣固結(jié)后的變形量，即可計(jì)算試樣(6)的新孔隙比，獲得另一組孔隙比與垂直壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系；⑥按照⑤可以獲得多組孔隙比與垂直壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以計(jì)算求得試樣(6)在控制吸力下的非飽和土固結(jié)系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明是一種新型非飽和土高壓固結(jié)試驗(yàn)裝置，其特征是該裝置主要包括垂向加壓軸1、壓力室2、垂直壓力傳感器3、垂直位移傳感器8、孔隙水壓力傳感器9、固結(jié)壓力盒10、壓力室底座11、孔隙氣管路12、第一孔隙水管路13、第二孔隙水管路14、滾動(dòng)隔膜15、儀器底座16、活塞17、傳力軸18、進(jìn)水管路19、排氣孔閥門22、第一固定螺栓23、第二固定螺栓24。該儀器制造簡單，測(cè)量精度高，滿足非飽和土三向壓力測(cè)試要求，可以量測(cè)控制吸力條件下的非飽和土高壓固結(jié)試驗(yàn)，適用于土木工程中遇到的各種土質(zhì)在非飽和狀態(tài)下的固結(jié)系數(shù)及壓縮規(guī)律的量測(cè)。
文檔編號(hào)G01N3/08GK102183622SQ201110030140
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者李志清 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所