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      一種滲透氣壓固結(jié)儀的制作方法

      文檔序號:11404982閱讀:656來源:國知局
      一種滲透氣壓固結(jié)儀的制造方法與工藝

      本實(shí)用新型涉及一種滲透氣壓固結(jié)儀。



      背景技術(shù):

      在城市化進(jìn)程加快的背景下,我國沿海城市地區(qū)各類大型基礎(chǔ)設(shè)施的陸續(xù)在軟黏土地基中進(jìn)行工程建設(shè),隨著時(shí)間的推移,經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的工程問題,甚至導(dǎo)致建(構(gòu))筑物出現(xiàn)不同程度的破壞。沉降是巖土工程地質(zhì)災(zāi)害和工程事故發(fā)生的直接原因,在工程實(shí)踐中探究地基沉降變形規(guī)律常常借助于室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn),固結(jié)儀是巖土工程勘察土工試驗(yàn)重要的試驗(yàn)儀器。

      固結(jié)儀可以用來進(jìn)行土工壓縮試驗(yàn),評價(jià)土體的固結(jié)和蠕變變形特性??梢酝ㄟ^壓縮曲線,計(jì)算土體的壓縮指數(shù)、回彈模量、固結(jié)系數(shù)等。目前采用的固結(jié)儀主要有兩種:單杠桿固結(jié)儀和全自動(dòng)氣壓固結(jié)儀。單杠桿固結(jié)儀是上世紀(jì)70年代發(fā)明創(chuàng)造的,利用杠桿原理,通過砝碼人工加荷;全自動(dòng)氣壓固結(jié)儀是本世紀(jì)初期發(fā)明創(chuàng)造的,根據(jù)氣壓傳動(dòng)的原理加荷,具有方便快捷等優(yōu)點(diǎn)。

      也有部分專家學(xué)者對滲流固結(jié)儀進(jìn)行了發(fā)明和設(shè)計(jì),例如周愛紅等(2015)對滲流固結(jié)儀進(jìn)行改造能夠同時(shí)測定對應(yīng)孔隙比下的滲透系數(shù)和壓縮系數(shù);許婷婷(2014)、鐘倩倩(2011)聶良佐(2010)對滲流固結(jié)儀進(jìn)行了外觀設(shè)計(jì);李子安(2009)對結(jié)合高滲透壓特性研發(fā)了高壓滲透固結(jié)儀。

      但在工程實(shí)踐中,潮間帶(灘涂地區(qū))路基工程,港口碼頭工程,高土石壩工程以及航道工程的土體都存在高滲透壓,并且在研究一定范圍內(nèi)土體側(cè)向約束并非剛性約束,是有一定彈性的,傳統(tǒng)的滲透固結(jié)儀在某種程度上無法真實(shí)反映土的滲流場-應(yīng)力場耦合作用下土體的固結(jié)特性,存在以下兩個(gè)方面的局限性:

      (1)儀器笨重,占地面積較大;

      (2)由于環(huán)刀的剛性約束作用,無法真實(shí)表達(dá)土體側(cè)向變形特性。

      基于上述情況,很有必要研發(fā)一種在柔性約束條件下和高滲透壓作用下,土體固結(jié)試驗(yàn)裝置。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      針對上述問題,本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,結(jié)合土體承受高滲透壓和允許側(cè)向變形的特點(diǎn),提供一種試驗(yàn)操作簡單,具有考慮因素更全面、可控性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)的滲透氣壓固結(jié)儀,本實(shí)用新型的滲透氣壓固結(jié)儀可以模擬土體滲透場-應(yīng)力場耦合作用下固結(jié)變形特性以及側(cè)向變形規(guī)律。本實(shí)用新型的 技術(shù)方案如下:

      一種滲透氣壓固結(jié)儀,包括底座5,通過支撐件支撐在底座5上的蓋板15,刻度儲(chǔ)水箱7、量筒23、施壓裝置和計(jì)算機(jī)6,其特征在于:

      底座5內(nèi)部設(shè)置有空腔,空腔通過進(jìn)水管4連通到刻度儲(chǔ)水箱7,并與底座排氣閥3相通,在底座5的上部開設(shè)有與空腔相連的通孔,下透水石9置于底座5上面,在上透水石8和下透水石9之間放置土樣,土樣被置于上下開口的軟橡皮套內(nèi),上透水石8置于土樣上方,稱上透水石8、下透水石9和軟橡皮套之間的空間為土樣壓力室12;

      所述的施壓裝置包括施壓軸18、置于施壓軸18上的頂托16和放置在頂托16上的砝碼17,在蓋板15上開設(shè)有用于穿過施壓軸18的通孔,蓋板15與施壓軸18之間密封連接,施壓軸18置于蓋板15上,在蓋板15上設(shè)置有連接到量筒23的出水口22;

      在軟橡皮套的外周固定有用于放置氣囊11的氣囊腔10,在氣囊11上開設(shè)有進(jìn)氣閥1和吸氣閥2;

      在蓋板上設(shè)置有位移計(jì)14,在氣囊11上設(shè)置有氣壓表13,在軟橡皮套21上設(shè)置有壓力傳感器20;氣壓表13、位移計(jì)14和壓力傳感器20采集的數(shù)據(jù)被送入計(jì)算機(jī)6。

      本實(shí)用新型的滲透氣壓固結(jié)儀針對土體滲透固結(jié)變形特性以及土體側(cè)向變形等特點(diǎn)而設(shè)計(jì),與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):

      (1)試驗(yàn)儀器輕小,占地面積少,加載方便可靠;

      (2)可以模擬高滲透壓條件下土體的固結(jié)特性的影響,可以綜合考滲流場-應(yīng)力場耦合作用下,軟土孔壓、孔隙比以及變形機(jī)理等;

      (3)側(cè)向約束為氣囊,供柔性約束,可以模擬三軸試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)K0固結(jié)和等向固結(jié)。

      附圖說明

      圖1是本實(shí)用新型的滲透氣壓固結(jié)儀構(gòu)造原理圖。

      圖2是本實(shí)用新型的滲透氣壓固結(jié)儀三維示意圖。

      圖3是本實(shí)用新型的滲透氣壓固結(jié)儀應(yīng)變片或壓力傳感器粘貼處局部構(gòu)造示意圖。

      圖中標(biāo)號說明:1進(jìn)氣閥;2吸氣閥;3底座排氣閥;4進(jìn)水管;5底座;6計(jì)算機(jī);7刻度儲(chǔ)水箱;8上透水石;9下透水石;10氣囊腔;11氣囊;12土樣壓力室;13氣壓表;14位移計(jì);15蓋板;16頂托;17砝碼;18施壓軸;19應(yīng)變片或者壓力傳感器粘貼處;20應(yīng)變片/壓力傳感器;21軟橡皮套;22出水口;23量筒。

      具體實(shí)施方式

      下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行說明。

      參見圖1和圖2,本實(shí)用新型提供的滲透氣壓固結(jié)儀,具體包括進(jìn)氣閥1、吸氣閥2、底座排氣閥3、進(jìn)水管4、底座5、計(jì)算機(jī)6、刻度儲(chǔ)水箱7、上透水石8、下透水石9、氣囊腔10、氣囊11、土樣壓力室12、氣壓表13、位移計(jì)14、蓋板15、頂托16、砝碼17、施壓軸18、出水口22、量筒23。

      滲透氣壓固結(jié)儀底座5與充滿水的刻度儲(chǔ)水箱7相連的進(jìn)水管4和底座排氣閥3相通;土樣壓力室12中從下部到上部依次放入下透水石、土樣和上透水石;在蓋板15上開設(shè)有用于穿過施壓軸18的通孔,蓋板15與施壓軸18之間密封連接,上透水石與可以自由移動(dòng)的施壓軸18相連,在蓋板15上開設(shè)有出水口22,出水口22與量筒23相連;施壓軸的上部與放有砝碼17的頂托16和位移計(jì)14相連;氣壓表13、位移計(jì)14和應(yīng)變片/壓力傳感器20通過數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)6相連。

      氣囊對土樣壓力室12施加圍壓,主要通過進(jìn)氣口1連接氣囊11,與氣囊11相連壓力表13進(jìn)行控制。吸氣閥2可以使得氣囊11與土樣壓力室12的土樣充分接觸。

      參見圖3,本實(shí)用新型的滲透氣壓固結(jié)儀的應(yīng)變片或者壓力傳感器粘貼處,具體包括應(yīng)變片/壓力傳感器20、軟橡皮套21、計(jì)算機(jī)6。在放入土樣壓力室12之前,需要用軟橡皮套21包裹土樣,并在其上粘貼應(yīng)變片/壓力傳感器20,并通過數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)6相連。

      試驗(yàn)步驟

      (1)試驗(yàn)開始前,打開計(jì)算機(jī)6,并在刻度儲(chǔ)水箱7注滿水,并記錄刻度讀數(shù),并將土樣用軟橡皮套21套住,并在其放置上透水石8和下透水石9。

      (2)需要通過進(jìn)水管中水將底座5空腔的空氣排凈,直到底座排氣閥3出現(xiàn)水為止;

      (3)關(guān)閉底座排氣閥3,打開進(jìn)氣閥1和吸氣閥2,使得氣囊腔10中的氣囊11與腔壁接觸,壓力表13顯示施加的圍壓值,可以根據(jù)試驗(yàn)方案具體確定;

      (4)使施壓軸18底部與上透水石8充分接觸,并在頂托16上施加砝碼17,可以根據(jù)試驗(yàn)方案具體確定;

      (5)根據(jù)土工試驗(yàn)規(guī)程(SL237-1999)確定固結(jié)時(shí)間;

      (6)試驗(yàn)結(jié)束,應(yīng)記錄在單位時(shí)間的出水量,根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算滲透系數(shù)。

      (7)試驗(yàn)結(jié)束后,應(yīng)先將進(jìn)氣閥1打開,然后將砝碼17、施壓軸18、上透水石8、土樣依次卸下。

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