專利名稱：膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀。
背景技術(shù)：
膨脹壓力試驗儀主要是用于研究含粘土礦物材料的膨脹力，飽和滲透試驗設(shè)備主要是用于研究土的飽和滲透系數(shù)。現(xiàn)有膨脹壓力試驗儀及飽和滲透試驗設(shè)備僅能分別測定試樣在室溫條件下的膨脹力特性和滲透系數(shù)，而對于需要在較高溫度情況下進行膨脹力及滲透試驗的材料來說則無能為力。例如當(dāng)前研究熱點問題，高放廢物深地質(zhì)處置庫中采用的緩沖/回填材料——高壓實膨潤土需要在高溫、低滲透性環(huán)境下進行試驗以期對膨潤土所處的現(xiàn)實環(huán)境進行模擬。現(xiàn)有的試驗儀巖石膨脹壓力試驗儀，包括螺母；平墊圈；橫梁；擺柱；接頭；壓力傳感器；上壓板；金屬透水板；試件；套環(huán)；調(diào)整器；容器。容器包括底板和上部凹槽，其置于膨脹壓力試驗儀底部，支撐螺母、平墊圈、橫梁、擺柱、接頭；壓力傳感器、上壓板、金屬透水板、試件、套環(huán)；調(diào)整件旋入容器底板底部邊緣處；擺柱旋入容器底板頂部邊緣處；試件置于容器上部凹槽底部；金屬透水板夾在試件兩端；上壓板置于上部的金屬透水板頂部； 壓力傳感器置于上壓板頂部；接頭置于壓力傳感器頂部；加力裝置置于接頭頂部；橫梁通過螺母固定在擺柱上，并套在加力裝置外，限制加力裝置水平位移。該儀器部件多，操作復(fù)雜，測量精度不高，人工采集數(shù)據(jù)，施加水頭壓力有限，溫度控制有限。(中交第二公路勘察設(shè)計研究院沖華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-公路工程巖石試驗規(guī)程(JTG E41-2005). 2005,8, 1:21-22。)飽和滲透試驗設(shè)備，主要是變水頭試驗法的裝置，包括帶開關(guān)的水頭管，其側(cè)壁設(shè)有刻度；透明塑料筒，其側(cè)壁頂端開有小孔；透水石。帶開關(guān)的水頭管連接透明塑料筒的底部，試樣放置在透明塑料筒底部，透水石夾在試樣頂端和低端。該儀器測量精度不高，人工采集數(shù)據(jù)，施加水頭壓力有限，溫度控制有限。(陳仲頤，周景星，王洪瑾.土力學(xué)[M].北京清華大學(xué)出版社，1994. 42-43。)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀，解決了常規(guī)膨脹壓力試驗儀與飽和滲透試驗設(shè)備的上述不足，可用于高溫度，高水頭壓力控制下土體膨脹力與飽和滲透系數(shù)的試驗研究。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供了一種膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀，該多功能試驗儀包括滲透膨脹室、溫控烘箱、GDS水壓/體積控制器、數(shù)據(jù)采集儀和壓樣模具；滲透膨脹室置于溫控烘箱內(nèi)，GDS水壓/體積控制器置于溫控烘箱外，通過導(dǎo)管連接滲透膨脹室，數(shù)據(jù)采集儀置于溫控烘箱外，通過數(shù)據(jù)線與滲透膨脹室連接；壓樣模具是獨立結(jié)構(gòu)，置于溫控烘箱外。所述的GDS水壓/體積控制器又稱標(biāo)準(zhǔn)壓力/體積控制器，是一個通用的水壓源和體變測量儀。主要用于商業(yè)和教學(xué)土力學(xué)實驗室，該儀器可以作為一個恒定的壓力源，代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗室壓力源，如水銀柱、壓縮空氣、油泵、靜載裝置。也可以作為一個體變計，分辨率1mm3。另外，儀器可以通過控制面板編程，按照斜率和循環(huán)加載方式加壓或按時間線性變化，控制體變。這意味著該裝置也是滲透試驗的理想設(shè)備，可以實現(xiàn)恒定流速或恒定水頭。進一步，所述的滲透膨脹室包括底座、試樣環(huán)、透水石、密封圈、不銹鋼活塞、鋼罩、 力傳感器和溶液瓶，底座側(cè)壁設(shè)有孔，頂部設(shè)有環(huán)形水槽，環(huán)形水槽底部設(shè)孔與側(cè)壁孔貫穿，環(huán)形水槽頂部放置透水石；試樣環(huán)置于底座上，且為環(huán)形中空結(jié)構(gòu)供放置試樣、固定透水石，且試樣環(huán)的外側(cè)設(shè)有密封圈；不銹鋼活塞插入試樣環(huán)內(nèi)，其下端與透水石接觸，且不銹鋼活塞的側(cè)壁和底部設(shè)有貫穿孔，側(cè)壁設(shè)有密封圈；鋼罩通過旋轉(zhuǎn)置于底座上，且側(cè)壁設(shè)有孔；力傳感器通過旋轉(zhuǎn)置于鋼罩頂部，底部壓于不銹鋼活塞上；底座側(cè)壁所設(shè)孔一端連接GDS水壓/體積控制器，另一端排除底座環(huán)形水槽中氣泡再封閉；不銹鋼活塞和鋼罩側(cè)壁所設(shè)孔提供滲流通道；滲透膨脹室通體未采用螺栓固定。所述的試樣兩端固定有透水石。所述的溫控烘箱包括數(shù)控操作板和烘箱，數(shù)控操作板可精確顯示、調(diào)節(jié)烘箱的溫度；烘箱，其外殼由冷軋鋼板制成，外殼與內(nèi)膽之間用陶瓷纖維和巖棉充填，形成可靠的隔熱層；內(nèi)膽采用鋼板或不銹鋼板，內(nèi)膽底部不銹鋼管狀電加熱器，調(diào)節(jié)滲透膨脹室溫度，控制范圍是0-500°C，精度為士0. 1°C;數(shù)控操作板安置在烘箱箱門左側(cè)，通過導(dǎo)線連接烘箱底部的不銹鋼管狀電加熱器。所述的GDS水壓/體積控制器包括步進馬達、螺旋驅(qū)動桿、活塞、圓筒、壓力傳感器和數(shù)字式電流控制板，步進馬達固設(shè)于GDS水壓/體積控制器左上端，螺旋驅(qū)動桿一端與步進馬達連接，另一端與活塞連接；活塞置于圓筒內(nèi)；壓力傳感器置于圓筒出口處，數(shù)字式電流控制板與壓力傳感器連接。所述的數(shù)據(jù)采集儀包括液晶顯示屏和調(diào)節(jié)按鈕，調(diào)節(jié)按鈕通過數(shù)據(jù)線連接液晶顯示屏；液晶顯示屏可顯示試驗過程中試驗數(shù)據(jù)；調(diào)節(jié)按鈕可設(shè)置試驗數(shù)據(jù)的初始值、校對試驗參數(shù)。所述的壓樣模具，包括鋼墊塊、鋼箍、試樣環(huán)、鋼套筒和壓實活塞，鋼墊塊支撐壓樣模具上部結(jié)構(gòu)，鋼箍置于鋼墊塊上；試樣環(huán)置于鋼箍環(huán)形中空結(jié)構(gòu)內(nèi)；鋼套筒置于試樣環(huán)上，壓實活塞插入鋼套筒和試樣環(huán)內(nèi)，壓于試樣之上。本發(fā)明實現(xiàn)了高溫、高水頭壓力控制下的高壓實膨潤土膨脹力與飽和滲透系數(shù)試驗研究。具體包括高水頭壓力，不同溫度控制下的飽和滲透試驗、不同溫度控制下的飽和膨脹力試驗。對不同溫度及高水頭壓力的情況下土體膨脹力和滲透特性進行研究，以期獲得土體滲透系數(shù)及膨脹力在高水頭壓力、不同溫度時的變化規(guī)律。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果(1)本發(fā)明的試驗儀實現(xiàn)了膨脹力測試和滲透系數(shù)測試一體化。(2)本發(fā)明的試驗儀實現(xiàn)了高溫、高水頭壓力控制。(3)本發(fā)明的試驗儀實現(xiàn)了數(shù)字化量測和數(shù)據(jù)自動采集，數(shù)據(jù)精度較高。(4)本發(fā)明的試驗儀試驗方法簡便。(5)本發(fā)明的試驗儀，設(shè)計開發(fā)和生產(chǎn)制造的周期短。


圖1是本發(fā)明膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀(除壓樣模具)示意圖。圖2是本發(fā)明滲透膨脹室示意圖。圖3是本發(fā)明壓樣模具示意圖。圖4是本發(fā)明⑶S水壓/體積控制器示意圖。圖5是本發(fā)明數(shù)據(jù)采集儀示意圖。圖6是本發(fā)明溫控烘箱示意圖。圖7表示200C和40°C高廟子膨潤土的膨脹力隨水化時間變化圖。圖8表示不同溫度下高廟子膨潤土的滲透系數(shù)隨時間變化圖。附圖標(biāo)記滲透膨脹室1 底座11、試樣環(huán)12、透水石13、密封圈14、不銹鋼活塞15、鋼罩16、 力傳感器17和溶液瓶18。壓樣模具3 鋼墊塊31、鋼箍32、試樣環(huán)12、鋼套筒33和壓實活塞34。⑶S水壓/體積控制器4 步進馬達41、螺旋驅(qū)動桿42、活塞43、圓筒44、壓力傳感器45和數(shù)字式電流控制板46。數(shù)據(jù)采集儀5 液晶顯示屏51，調(diào)節(jié)按鈕52 ；溫控烘箱2 數(shù)控操作板21，烘箱22。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。圖1為本發(fā)明膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀(除壓樣模具)的結(jié)構(gòu)。如圖所示， 包括滲透膨脹室1、溫控烘箱2、GDS水壓/體積控制器4和數(shù)據(jù)采集儀5。滲透膨脹室1 置于溫控烘箱2內(nèi)，由溫控烘箱2控制滲透膨脹室1的溫度；GDS水壓/體積控制器4置于溫控烘箱2外，通過導(dǎo)管7連接滲透膨脹室1，控制、監(jiān)測滲透膨脹室1的注水壓力和注水量；數(shù)據(jù)采集儀5置于溫控烘箱2外，通過數(shù)據(jù)線6與滲透膨脹室1連接記錄試驗數(shù)據(jù)。壓樣模具3是獨立結(jié)構(gòu)，置于溫控烘箱2外。圖2為本發(fā)明滲透膨脹室的結(jié)構(gòu)。如圖所示，滲透膨脹室1，最大外徑130mm，高度 183mm，其通體采用耐磨性好和剛度大的不銹鋼制成，包括底座11、試樣環(huán)12、透水石13、 密封圈14、不銹鋼活塞15、鋼罩16、力傳感器17和溶液瓶18 ；底座11，其側(cè)壁設(shè)有孔，頂部設(shè)有環(huán)形水槽，環(huán)形水槽底部設(shè)孔與側(cè)壁孔貫穿，環(huán)形水槽頂部放置透水石13 ；試樣環(huán)12， 置于底座11上，其環(huán)形中空結(jié)構(gòu)供置入試樣19、固定透水石13，且側(cè)壁設(shè)有密封圈14 ；不銹鋼活塞15，插入試樣環(huán)12內(nèi)，其下端與透水石13接觸，且側(cè)壁和底部設(shè)有貫穿孔，側(cè)壁放置密封圈14 ；鋼罩16，通過旋轉(zhuǎn)置于試樣環(huán)12上，限制試樣環(huán)12水平位移，其側(cè)壁設(shè)有孔；力傳感器17，旋入鋼罩16頂部，其底部與不銹鋼活塞15接觸，量測試樣膨脹力；溶液瓶18，其通過導(dǎo)管與鋼罩16側(cè)壁孔連接，供存放脫離子水；試樣19，其上下各置一塊透水石 13。底座11側(cè)壁所設(shè)孔一端連接GDS水壓/體積控制器4，另一端排除底座環(huán)形水槽中氣泡再封閉。不銹鋼活塞15和鋼罩16側(cè)壁上設(shè)置的對應(yīng)的孔提供滲流通道。滲透膨脹室1 在1. 5MPa水壓下，保持工作正常。圖3為本發(fā)明壓樣模具的結(jié)構(gòu)，置于溫控烘箱外，如圖所示，其通體采用耐磨性好和剛度大的不銹鋼制成，包括鋼墊塊31、鋼箍32、試樣環(huán)12、鋼套筒33和壓實活塞34 鋼墊塊31，其支撐鋼箍32、試樣環(huán)12、鋼套筒33和壓實活塞34，且可使試樣底面平整；鋼箍32， 其置于鋼墊塊31上，固定試樣環(huán)12的位置；試樣環(huán)12，其置于鋼箍32環(huán)形中空結(jié)構(gòu)內(nèi)；鋼套筒33，其置于試樣環(huán)12上，供置入粉末狀試樣35 ；壓實活塞34，其插入鋼套筒33和試樣環(huán)12內(nèi)，壓在粉末狀試樣35上。圖4是本發(fā)明⑶S水壓/體積控制器的結(jié)構(gòu)。如圖所示，包括步進馬達41、螺旋驅(qū)動桿42、活塞43、圓筒44、壓力傳感器45和數(shù)字式電流控制板46;步進馬達41，其固設(shè)于 GDS水壓/體積控制器左上端，可通過計算步數(shù)測量體積變化；螺旋驅(qū)動桿42，其一端與步進馬達41連接，另一端與活塞43連接，傳遞壓力；活塞43，其置于圓筒44內(nèi)；圓筒44，其為活塞43提供水平位移通道，存放脫離子水；步進馬達41和螺旋驅(qū)動桿42驅(qū)動活塞43直接壓縮水；壓力傳感器45，其置于圓筒44出口處，量測圓筒44的水壓力；數(shù)字式電流控制板 46，其與壓力傳感器45通過數(shù)據(jù)線連接，通過閉合回路控制調(diào)節(jié)水壓力，可顯示當(dāng)前壓力值、體變值和設(shè)置值，可輸入目標(biāo)壓力、目標(biāo)體積。GDS水壓控制器4可施加水壓為0-3MPa， 精度士 lkPa。同時可精確記錄試驗注水體積，精度士 Imm3 ；另外，當(dāng)壓力和體積超過量程時， GDS水壓/體積控制器4有自動保護功能。圖5為本發(fā)明數(shù)據(jù)采集儀的結(jié)構(gòu)。如圖所示，包括液晶顯示屏51，顯示試驗數(shù)據(jù)； 調(diào)節(jié)按鈕52，其可設(shè)置初始值、校對參數(shù)；調(diào)節(jié)按鈕52通過數(shù)據(jù)線連接液晶顯示屏51 ；數(shù)據(jù)采集儀具備了實時采集、自動存儲、即時顯示、即時反饋的特點。圖6為本發(fā)明溫控烘箱的結(jié)構(gòu)。如圖所示，其包括數(shù)控操作板21，其可顯示、調(diào)節(jié)烘箱22的溫度；烘箱22，其外殼由冷軋鋼板制成，外殼與內(nèi)膽之間用陶瓷纖維和巖棉充填， 形成可靠的隔熱層；內(nèi)膽采用鋼板或不銹鋼板，內(nèi)膽底部不銹鋼管狀電加熱器，其可調(diào)節(jié)滲透膨脹室溫度，控制范圍是50-300°C，精度為士 1°C ；數(shù)控操作板21安置在烘箱22箱門左側(cè)，通過導(dǎo)線連接烘箱底部的不銹鋼管狀電加熱器。該試驗儀的使用方法首先壓制試樣，在試樣干密度已定的情況下，稱取定質(zhì)量的土以獲得半徑為25mm， 高度為IOmm的試樣；將鋼墊塊31置于壓力機上，鋼箍32置于鋼墊塊31上，固定試樣環(huán)12 的位置；試樣環(huán)12置于鋼箍環(huán)形中空結(jié)構(gòu)內(nèi)；鋼套筒33置于試樣環(huán)12上；粉末狀試樣19 倒入鋼套筒33和試樣環(huán)12的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)；壓實活塞34插入鋼套筒33和試樣環(huán)12內(nèi)，壓在粉末狀試樣19上。控制壓力機對粉末狀試樣19進行M小時分級壓實；壓實好的試樣19 與試樣環(huán)12充分接觸；按照圖2所示，將滲透膨脹室1按照底座11、試樣環(huán)12、試樣19、透水石13、密封圈14、不銹鋼活塞15、鋼罩16、溶液瓶18的順序依次組裝好；按照圖1所示， 將滲透膨脹室1置于溫控烘箱2內(nèi)，通過導(dǎo)管7與GDS水壓/體積控制器4連接，通過數(shù)據(jù)線6與數(shù)據(jù)采集儀5連接，開始試驗。試驗開始時，溫控烘箱2的溫度設(shè)為40°C，⑶S水壓/體積控制器4設(shè)定初始IOKPa 的水頭壓力，并通過導(dǎo)管7向滲透膨脹室1的底座11 一端注入脫離子水，底座11另一端打開，待排除底座環(huán)形水槽中氣泡再封閉，GDS水壓/體積控制器4保持恒定的水頭壓力。試樣環(huán)12中的試樣19遇脫離子水開始膨脹，擠壓不銹鋼活塞15，將膨脹力傳遞給力傳感器 17,力傳感器17量測試樣豎向膨脹力變化，數(shù)據(jù)采集儀5記錄變化數(shù)據(jù)，待試樣豎向膨脹力 6小時內(nèi)無變化時，則達到穩(wěn)定狀態(tài)；此時，試樣已達到飽和狀態(tài)。隨后，GDS水壓/體積控
6制器4改設(shè)為IMI^a水頭壓力，并保持恒定，同時記錄注水體積變化量，通過一定時間間隔內(nèi)滲流過試樣橫斷面水的平均注水量，根據(jù)達西定律計算滲透系數(shù)。計算滲透系數(shù)變化值小于10-13時，滲流達到穩(wěn)定狀態(tài)；然后，溫控烘箱2按40°C -50°C -60°C -50°C _20°C逐級調(diào)節(jié)溫度，進行滲透系數(shù)量測，待每一級溫度下滲透系數(shù)穩(wěn)定后，確定本級溫度對應(yīng)飽和滲透系數(shù)，再施加下一級溫度。最后確定試樣飽和滲透系數(shù)在不同溫度下的變化規(guī)律。接著，通過壓樣模具3按上述壓制試樣步驟，壓制相同試樣19，將試樣19按上述組裝順序放置于膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀中，開始試驗。試驗開始時，溫控烘箱2的溫度設(shè)為20°C，⑶S水壓/體積控制器4設(shè)定初始IOKPa 的水頭壓力，并通過導(dǎo)管7向滲透膨脹室1的底座11 一端注入脫離子水，底座11另一端打開，待排除底座環(huán)形水槽中氣泡再封閉，GDS水壓/體積控制器4保持恒定的水頭壓力。力傳感器17量測試樣豎向膨脹力變化，數(shù)據(jù)采集儀5記錄變化數(shù)據(jù)，待試樣豎向膨脹力6小時內(nèi)無變化時，則達到穩(wěn)定狀態(tài)；隨后，通過對比試樣在40°C膨脹力變化數(shù)據(jù)，獲得試樣膨脹力在不同溫度路徑下的變化規(guī)律。試驗結(jié)果如圖7和圖8所示。圖7為20°C和40°C下的壓實干密度1. 7g/cm3高廟子膨潤土的膨脹力試驗結(jié)果。 圖7表明，膨潤土飽和過程中，豎向壓應(yīng)力在水化開始階段快速增加，達到第一個峰值時， 出現(xiàn)回落，之后再次增加，直至穩(wěn)定。穩(wěn)定后的豎向壓應(yīng)力即為膨脹力。這可以解釋為，在水化第一階段，集合體吸水膨脹，側(cè)限條件下，豎向壓應(yīng)力迅速增加，達到峰值后，出現(xiàn)土骨架坍塌，膨脹應(yīng)力出現(xiàn)一定回落，膨潤土內(nèi)各孔隙重組應(yīng)力重分布。當(dāng)水化繼續(xù)進行時，膨潤土內(nèi)部孔隙重分布結(jié)束，隨水化深入，部分為水化未充分的膨潤土再次引起一定程度孔隙膨脹，豎向壓應(yīng)力進入強化階段。影響膨潤土的膨脹速率與施加的水頭有關(guān)，水頭壓力為0. lKpa，溫度40°C的膨脹力明顯比水頭壓力為0. 02Kpa，溫度20°C的膨脹力增長的快。但水頭壓力變化不影響最終的膨脹力。試驗表明，膨潤土飽和試驗，在40°C時獲得膨脹力為3. 41MPa，而20°C時獲得膨脹力為3. 02MPa。溫度對高廟子膨潤土的影響表現(xiàn)為，溫度升高，膨潤土膨脹力增加，膨脹性能增加。這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因在第4章已經(jīng)討論過，由于GMZ膨潤土為鈉基膨潤土，雙電層作用占主導(dǎo)，升溫使得粒間雙電層斥力增加，從而導(dǎo)致膨脹性能增加。圖8表明，計算滲透系數(shù)在水頭壓力剛開始達到IMI^a階段時，隨時間變化明顯；在第900小時，當(dāng)滲透系數(shù)保持穩(wěn)定時，說明流入、流出試樣的水量保持穩(wěn)定，此時的滲透系數(shù)2. 75X IO-1Vs為1. 7g/cm3側(cè)限高廟子膨潤土在40°C時的飽和滲透系數(shù)。對同一試樣， 由烘箱按40-50-60-50-20°C的路徑逐級施加溫度，分別獲得溫度為50、60、50、20°C所對應(yīng)的飽和滲數(shù)系數(shù)分別為 3. 41X10"13m/s>4. 36 X l(T13m/s、3. 36 X l(T13m/s、1. 55 X l(T13m/s。升溫至50°C測得的飽和滲透系數(shù)與降溫至50°C測得的飽和滲透系數(shù)幾乎相同。說明升溫和降溫路徑對同一溫度下的飽和滲透影響不大。本發(fā)明的膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀主要可以實現(xiàn)以下測試1、在試樣飽和過程中，通過溫控箱對試樣進行分級調(diào)節(jié)溫度，使試樣處于不同溫度的狀態(tài)，通過力傳感器測定試驗過程中豎向膨脹力的變化，求得試樣豎向膨脹力在不同溫度路徑下的變化規(guī)律。2、在試樣充分飽和的情況下，通過溫控烘箱對試樣分級調(diào)節(jié)溫度，使試樣處于不同溫度的狀態(tài)，通過GDS控制儀測定試驗過程中計算滲透系數(shù)的變化，求得試樣飽和滲透系數(shù)在不同溫度路徑下的變化規(guī)律。 上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀，其特征在于該多功能試驗儀包括滲透膨脹室(1)、溫控烘箱0)、GDS水壓/體積控制器G)、數(shù)據(jù)采集儀( 和壓樣模具(3)；滲透膨脹室⑴置于溫控烘箱⑵內(nèi)，GDS水壓/體積控制器(4)置于溫控烘箱(2)外，通過導(dǎo)管 (7)連接滲透膨脹室(1)，數(shù)據(jù)采集儀( 置于溫控烘箱外O)，通過數(shù)據(jù)線(6)與滲透膨脹室⑴連接；壓樣模具⑶是獨立結(jié)構(gòu)，置于溫控烘箱⑵外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀，其特征在于所述的滲透膨脹室(1)包括底座(11)、試樣環(huán)(12)、透水石(13)、密封圈(14)、不銹鋼活塞(15)、鋼罩 (16)、力傳感器(17)和溶液瓶(18)，底座(11)側(cè)壁設(shè)有孔，頂部設(shè)有環(huán)形水槽，環(huán)形水槽底部設(shè)孔與側(cè)壁孔貫穿，環(huán)形水槽頂部放置透水石(1 ；試樣環(huán)(1 置于底座(11)上，且為環(huán)形中空結(jié)構(gòu)供放置試樣(19)、固定透水石(13)，且試樣環(huán)(12)的外側(cè)設(shè)有密封圈(14)； 不銹鋼活塞(1 插入試樣環(huán)(1 內(nèi)，其下端與透水石(1 接觸，且不銹鋼活塞(1 的側(cè)壁和底部設(shè)有貫穿孔，側(cè)壁設(shè)有密封圈(14)；鋼罩(16)通過旋轉(zhuǎn)置于底座(11)上，且側(cè)壁設(shè)有孔；力傳感器(17)通過旋轉(zhuǎn)置于鋼罩(16)頂部，底部壓于不銹鋼活塞(15)上；底座 (11)側(cè)壁所設(shè)孔一端連接GDS水壓/體積控制器G)，另一端排除底座環(huán)形水槽中氣泡再封閉；不銹鋼活塞(15)和鋼罩(16)側(cè)壁所設(shè)孔提供滲流通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀，其特征在于所述的試樣 (19)兩端固定有透水石(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀，其特征在于所述的溫控烘箱( 包括數(shù)控操作板和烘箱0 ；烘箱(22)，其外殼由冷軋鋼板制成，外殼與內(nèi)膽之間用陶瓷纖維和巖棉充填，形成隔熱層；內(nèi)膽采用鋼板或不銹鋼板，內(nèi)膽底部不銹鋼管狀電加熱器，控制范圍是0-500°C，精度為士0. 1°C;數(shù)控操作板安置在烘箱02)箱門左側(cè)，通過導(dǎo)線連接烘箱底部的不銹鋼管狀電加熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀，其特征在于所述的GDS 水壓/體積控制器(4)包括步進馬達(41)、螺旋驅(qū)動桿(42)、活塞(43)、圓筒(44)、壓力傳感器0 和數(shù)字式電流控制板(46)，步進馬達固設(shè)于GDS水壓/體積控制器(4)左上端，螺旋驅(qū)動桿0 —端與步進馬達Gl)連接，另一端與活塞連接；活塞G3)置于圓筒G4)內(nèi)；壓力傳感器05)置于圓筒04)出口處，數(shù)字式電流控制板G6)與壓力傳感器(45)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集儀( 包括液晶顯示屏(51)和調(diào)節(jié)按鈕(52)，調(diào)節(jié)按鈕(5 通過數(shù)據(jù)線連接液晶顯示屏(51)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀，其特征在于所述的壓樣模具(3)，包括鋼墊塊(31)、鋼箍(32)、試樣環(huán)(12)、鋼套筒(33)和壓實活塞(34)，鋼墊塊(31)支撐壓樣模具(3)上部結(jié)構(gòu)，鋼箍(32)置于鋼墊塊(31)上；試樣環(huán)(12)置于鋼箍(32)環(huán)形中空結(jié)構(gòu)內(nèi)；鋼套筒(33)置于試樣環(huán)(12)上，壓實活塞(34)插入鋼套筒(33)和試樣環(huán)(12)內(nèi)，壓于試樣(35)之上。
全文摘要
本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種膨脹力與飽和滲透多功能試驗儀，該多功能試驗儀包括滲透膨脹室(1)、溫控烘箱(2)、GDS水壓/體積控制器(4)、數(shù)據(jù)采集儀(5)和壓樣模具(3)；滲透膨脹室(1)置于溫控烘箱(2)內(nèi)，GDS水壓/體積控制器(4)置于溫控烘箱(2)外，通過導(dǎo)管(7)連接滲透膨脹室(1)，數(shù)據(jù)采集儀(5)置于溫控烘箱外(2)，通過數(shù)據(jù)線(6)與滲透膨脹室(1)連接；壓樣模具(3)是獨立結(jié)構(gòu)，置于溫控烘箱(2)外。本發(fā)明的試驗儀實現(xiàn)了膨脹力測試和滲透系數(shù)測試一體化。
文檔編號G01N15/08GK102221600SQ20111015025
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者萬敏, 葉為民, 張文翔, 鄭賑濟, 陳寶, 陳永貴 申請人:同濟大學(xué)