三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置，特別涉及固定真空度下使用圓形排水板時(shí)的土樣空隙水壓力的試驗(yàn)研究。。
【背景技術(shù)】
[0002]在本發(fā)明之前，針對三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置很不成熟，試驗(yàn)裝置僅包含真空壓力系統(tǒng)、圍壓孔壓監(jiān)測系統(tǒng)和沉降監(jiān)測三部分。大部分室內(nèi)土體單元模型試驗(yàn)主要在動三軸儀、空心圓柱扭轉(zhuǎn)儀等設(shè)備上進(jìn)行。這些試驗(yàn)的研究對象都是土樣，通過分析土樣單元體在試驗(yàn)環(huán)境下的特性，間接研究真空預(yù)壓作用下的力學(xué)特性及變形規(guī)律。這種試驗(yàn)手段較為間接，試驗(yàn)條件較為理想。與土樣實(shí)際情況也有所不同，這造成了試驗(yàn)研究結(jié)果與實(shí)測結(jié)果有較大差別。同時(shí)，很多參數(shù)也無法監(jiān)測和觀察。
[0003]總之，對于三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)研究很少，尤其是缺乏土樣在真空預(yù)壓下顆粒移動和空隙壓力變化的研究，然而這恰恰是研究土樣沉降規(guī)律，為土體固結(jié)提供科學(xué)依據(jù)的關(guān)鍵所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于【背景技術(shù)】存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置能夠更加準(zhǔn)確地測試土樣在各種模擬的自然環(huán)境中、固定真空度下的土樣空隙水壓力。
[0005]本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案來完成的:三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置，包括底座、主軸和頂蓋，底座和頂蓋之間設(shè)置有外筒，外筒中注入有液體，所述底座和頂蓋與外筒的配合處液密封，所述外筒內(nèi)設(shè)置有內(nèi)筒，所述外筒和內(nèi)筒之間的腔體中設(shè)置有圍壓壓力傳感器，內(nèi)筒中設(shè)置有土樣，土樣中設(shè)置有孔隙水壓力傳感器，土樣中設(shè)置有排水管，排水管側(cè)面開設(shè)有通孔，所述內(nèi)筒下端設(shè)置有外筒基座，所述內(nèi)筒的上端設(shè)置有活塞板，活塞板上連接有升降軸，升降軸向上穿過所述頂蓋，升降軸上端設(shè)置有壓板，所述主軸上端設(shè)置有沉降儀，所述壓板向下緊頂在沉降儀的頂針上，所述頂蓋或外筒上開設(shè)有增壓孔，增壓孔處連接有增壓裝置，所述排水管上端通過抽真空管道與抽真空裝置連接，所述底座上開設(shè)有與排水板導(dǎo)通的進(jìn)水管道，進(jìn)水管道與處于外部的進(jìn)水口連接，所述進(jìn)水管道處設(shè)置有進(jìn)水壓力傳感器;所述孔隙水壓力傳感器、進(jìn)水壓力傳感器、圍壓壓力傳感器、增壓裝置和抽真空裝置均與PLC連接并由PLC進(jìn)行顯示和控制。
[0006]本發(fā)明中，操作者可以通過增壓裝置模擬真實(shí)環(huán)境中的土體圍壓，通過進(jìn)水管道注水以模擬真實(shí)環(huán)境下土體中的水分，通過PLC接收孔隙水壓力傳感器、進(jìn)水壓力傳感器、圍壓壓力傳感器、增壓裝置和抽真空裝置的數(shù)據(jù)，通過觀察沉降儀的沉降高度數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行綜合計(jì)算，可得到更加真實(shí)的土樣在各種模擬的自然環(huán)境中、固定真空度下的土樣空隙水壓力。該裝置自動化程度較高，操作更加方便，有利于各種教學(xué)和試驗(yàn)操作。
【附圖說明】
[0007]本發(fā)明有如下附圖:
圖1為發(fā)明提供的三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為圖1中的內(nèi)筒中的土樣和排水管的橫截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]附圖表示了本發(fā)明的技術(shù)方案及其實(shí)施例，下面再結(jié)合附圖進(jìn)一步描述其實(shí)施例的各有關(guān)細(xì)節(jié)及其工作原理。
[0010]參照圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置，包括底座1、主軸2和頂蓋3，為了提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，所述底座1上設(shè)置有水準(zhǔn)泡4，所述底座1的四角設(shè)置有水平位置螺旋調(diào)節(jié)器5，通過水準(zhǔn)泡4觀察底座1是否處于水平，通過調(diào)解螺旋調(diào)節(jié)器5可將底座1調(diào)到水平位置，底座1和頂蓋3之間設(shè)置有外筒6，外筒6中注入有液體，所述底座1和頂蓋3與外筒6的配合處液密封，所述外筒6內(nèi)設(shè)置有內(nèi)筒7，所述外筒6和內(nèi)筒7之間的腔體中設(shè)置有圍壓壓力傳感器8，內(nèi)筒7中設(shè)置有土樣9，土樣9中設(shè)置有孔隙水壓力傳感器10，在本實(shí)施例中，土樣9裝入于橡膠膜26，所述孔隙水壓力傳感器10設(shè)置于所述土樣9的側(cè)壁、底壁和內(nèi)部，土樣9中設(shè)置有排水管11，排水管11側(cè)面開設(shè)有通孔，氣體和液體可以通過通孔進(jìn)出，所述內(nèi)筒7下端設(shè)置有外筒基座12，所述內(nèi)筒7的上端設(shè)置有活塞板13，活塞板13上連接有升降軸14，升降軸14向上穿過所述頂蓋3，升降軸14上端設(shè)置有壓板15，所述主軸2上端設(shè)置有沉降儀16，所述壓板15向下緊頂在沉降儀16的頂針上，所述頂蓋3或外筒6上開設(shè)有增壓孔17，增壓孔17—般設(shè)置在頂蓋3上，增壓孔17處連接有增壓裝置18，增壓裝置18可以為采用注入空氣方式的空氣增壓裝置或采用注入液體方式的液體增壓裝置，所述排水管11上端通過抽真空管道19與抽真空裝置20連接，抽真空裝置20—般為真空栗，抽真空管道19上設(shè)置有電磁閥21，電磁閥21與PLC22連接，電磁閥21可以在達(dá)到預(yù)定真空度后關(guān)閉以固定真空度，所述底座1上開設(shè)有與排水板11導(dǎo)通的進(jìn)水管道23，進(jìn)水管道23與處于外部的進(jìn)水口 24連接，可通過調(diào)解進(jìn)水口 24處的水位來調(diào)整土體中的水壓和供水量，所述進(jìn)水管道23處設(shè)置有進(jìn)水壓力傳感器25;所述孔隙水壓力傳感器10、進(jìn)水壓力傳感器25、圍壓壓力傳感器8、增壓裝置18和抽真空裝置19均與PLC22連接并由PLC22進(jìn)行顯示和控制。
[0011]參照圖1所示，在上述實(shí)施例中，操作者可以通過增壓裝置18模擬真實(shí)環(huán)境中的土體圍壓，通過進(jìn)水管道23注水以模擬真實(shí)環(huán)境下土體中的水分，通過PLC22接收孔隙水壓力傳感器10、進(jìn)水壓力傳感器25、圍壓壓力傳感器8、增壓裝置18和抽真空裝置19的數(shù)據(jù)，通過觀察沉降儀16的沉降高度數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行綜合計(jì)算，可得到更加真實(shí)的土樣在各種模擬的自然環(huán)境中、固定真空度下的土樣空隙水壓力數(shù)據(jù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置，其特征是:包括底座、主軸和頂蓋，底座和頂蓋之間設(shè)置有外筒，外筒中注入有液體，所述底座和頂蓋與外筒的配合處液密封，所述外筒內(nèi)設(shè)置有內(nèi)筒，所述外筒和內(nèi)筒之間的腔體中設(shè)置有圍壓壓力傳感器，內(nèi)筒中設(shè)置有土樣，土樣中設(shè)置有孔隙水壓力傳感器，土樣中設(shè)置有排水管，排水管側(cè)面開設(shè)有通孔，所述內(nèi)筒下端設(shè)置有外筒基座，所述內(nèi)筒的上端設(shè)置有活塞板，活塞板上連接有升降軸，升降軸向上穿過所述頂蓋，升降軸上端設(shè)置有壓板，所述主軸上端設(shè)置有沉降儀，所述壓板向下緊頂在沉降儀的頂針上，所述頂蓋或外筒上開設(shè)有增壓孔，增壓孔處連接有增壓裝置，所述排水管上端通過抽真空管道與抽真空裝置連接，所述底座上開設(shè)有與排水板導(dǎo)通的進(jìn)水管道，進(jìn)水管道與處于外部的進(jìn)水口連接，所述進(jìn)水管道處設(shè)置有進(jìn)水壓力傳感器;所述孔隙水壓力傳感器、進(jìn)水壓力傳感器、圍壓壓力傳感器、增壓裝置和抽真空裝置均與PLC連接并由PLC進(jìn)行顯示和控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置，其特征是:所述底座上設(shè)置有水準(zhǔn)泡，所述底座的四角設(shè)置有水平位置螺旋調(diào)節(jié)器。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置，其特征是:所述土樣裝入于橡膠膜，所述孔隙水壓力傳感器設(shè)置于所述土樣的側(cè)壁、底壁和內(nèi)部。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置，其特征是:所述抽真空管道上設(shè)置有電磁閥，電磁閥與PLC連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置，其特征是:所述抽真空管道上設(shè)置有電磁閥，電磁閥與PLC連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三軸狀態(tài)下單元土樣的真空固結(jié)試驗(yàn)裝置，外筒中注入有液體，外筒和內(nèi)筒之間的腔體中設(shè)置有圍壓壓力傳感器，底座和頂蓋與外筒的配合處液密封，外筒內(nèi)設(shè)置有內(nèi)筒，內(nèi)筒中設(shè)置有土樣，土樣中設(shè)置有孔隙水壓力傳感器，土樣中設(shè)置有排水管，排水管側(cè)面開設(shè)有通孔，內(nèi)筒下端設(shè)置有外筒基座，內(nèi)筒的上端設(shè)置有活塞板，活塞板上連接有升降軸，升降軸向上穿過頂蓋，升降軸上端設(shè)置有壓板，主軸上端設(shè)置有沉降儀，增壓孔處連接有增壓裝置，排水管上端通過抽真空管道與抽真空裝置連接，底座上開設(shè)有與排水板導(dǎo)通的進(jìn)水管道，進(jìn)水管道與處于外部的進(jìn)水口連接，進(jìn)水管道處設(shè)置有進(jìn)水壓力傳感器。本發(fā)明提供的試驗(yàn)裝置可以完成真空預(yù)壓下土樣孔隙水壓力變化試驗(yàn)，土樣沉降試驗(yàn)，及堆載情況下的各項(xiàng)試驗(yàn)，該試驗(yàn)裝置還可以用于排水板通水量測試試驗(yàn)。
【IPC分類】G01N3/12
【公開號】CN105486589
【申請?zhí)枴緾N201511002368
【發(fā)明人】王鵬, 馬建軍, 王軍, 張丙欽, 騰凌飛
【申請人】溫州大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月29日