一種滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置，包括滲壓聯(lián)合儀，加壓測(cè)量裝置，應(yīng)變量測(cè)裝置及變水頭滲透測(cè)量裝置。所述滲壓聯(lián)合儀由底座、滲壓筒、上端蓋、活塞及蝴蝶型螺桿組成，底座、滲壓筒和活塞合圍構(gòu)成放置試樣的試樣室；加壓測(cè)量裝置包括應(yīng)力施加單元與應(yīng)力測(cè)量單元，應(yīng)力測(cè)量單元包括負(fù)荷傳感器與應(yīng)力智能顯示儀表，應(yīng)力施加單元采用千斤頂，通過(guò)反力原理來(lái)實(shí)現(xiàn)試樣的加載；應(yīng)變量測(cè)裝置采用百分表實(shí)現(xiàn)土樣變形量的測(cè)量；變水頭滲透測(cè)量裝置為帶刻度的透明玻璃管。本實(shí)用新型可以交替進(jìn)行滲透與固結(jié)兩種試驗(yàn)，避免了滲透前土體卸載和反復(fù)擾動(dòng)造成的特性改變。整體試驗(yàn)設(shè)施簡(jiǎn)易，節(jié)約成本，又兼顧了數(shù)據(jù)質(zhì)量、可靠性和儀器適用性。
【專利說(shuō)明】
一種滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種土木工程實(shí)驗(yàn)運(yùn)用的滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在土木工程試驗(yàn)研究過(guò)程中，滲透系數(shù)是土壤材料的重要物理性質(zhì)參數(shù)。傳統(tǒng)的滲透系數(shù)測(cè)量方法主要為常水頭和變水頭滲透試驗(yàn)法，這些都是穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法，滲透儀普遍存在裝置粗糙、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、效率低、精度差、不利于誤差分析、試驗(yàn)操作步驟繁雜、自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)。
[0003]傳統(tǒng)的工程與壓縮試驗(yàn)是在Terzaghi假設(shè)上進(jìn)行的，其中一條假設(shè)即為在土的整個(gè)壓縮過(guò)程中滲透系數(shù)保持恒定，而事實(shí)上隨著土樣受到壓縮變形，土體滲透性并不是一成不變的，土壤的孔隙比對(duì)其滲透性的大小有相當(dāng)大的影響，并且隨著孔隙比的減小，滲透性能降低;土體上作用的壓力卸載后，會(huì)產(chǎn)生一定的回彈現(xiàn)象，土的相關(guān)物理力學(xué)指標(biāo)會(huì)發(fā)生變化，若再將土取出，則對(duì)土體造成了進(jìn)一步擾動(dòng)，此時(shí)利用滲透儀器加以滲透研究，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)較大偏差;常規(guī)單純測(cè)定土壤滲透性的試驗(yàn)或者單純測(cè)定土壤固結(jié)與壓縮性能的固結(jié)試驗(yàn)方法并不能直觀的將應(yīng)力狀態(tài)、所研究土壤的孔隙比和其相應(yīng)狀態(tài)下的滲透性相關(guān)聯(lián)，而目前普遍采用的三軸試驗(yàn)裝置或者進(jìn)口的高級(jí)固結(jié)試驗(yàn)儀器等方法雖然能較準(zhǔn)確測(cè)定土體力學(xué)及滲透參數(shù)，卻又需要耗費(fèi)大量的資金成本。該實(shí)用新型能在不同壓力值下準(zhǔn)確測(cè)定土體滲透系數(shù)并且通過(guò)試驗(yàn)計(jì)算能直觀反映土體滲透與壓縮指標(biāo)間的關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置，本裝置能夠準(zhǔn)確測(cè)定所研究土體的滲透性及固結(jié)壓縮指標(biāo)，為實(shí)際工程提供試驗(yàn)研究及建設(shè)依據(jù);試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)便、易攜帶安裝，能夠降低試驗(yàn)測(cè)定成本。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是:一種滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置，包括滲壓聯(lián)合儀I，加壓測(cè)量裝置，應(yīng)變量測(cè)裝置及變水頭滲透測(cè)量裝置；
[0006]滲壓聯(lián)合儀I由底座17、滲壓筒16、上端蓋15、活塞14及蝴蝶型螺桿13組成，1、所述滲壓聯(lián)合儀I由底座17、滲壓筒16、上端蓋15、活塞14及蝴蝶型螺桿13組成，底座17、滲壓筒16和活塞14合圍構(gòu)成放置試樣的試樣室；上端蓋15與底座17上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置三個(gè)分度孔21，上端蓋15采用光滑孔，底座17采用螺旋孔，孔徑與蝴蝶型螺桿相匹配，利用蝴蝶型螺桿連接底座17、上端蓋15并通過(guò)旋扭壓緊滲壓筒16，活塞14在加壓過(guò)程中沿滲壓筒16內(nèi)壁滑動(dòng)，活塞14的下端部設(shè)置有兩道環(huán)狀卡槽18，環(huán)狀卡槽18內(nèi)部安裝的橡膠圈，確?；钊?4加壓時(shí)滲壓聯(lián)合儀I密封性，活塞頂部設(shè)置貫通階梯型螺旋孔22，用于排氣并使得滲水過(guò)程中水流通過(guò)進(jìn)水口一H式樣一> 排水口的路線流通。
[0007]進(jìn)一步地，加壓測(cè)量裝置包括應(yīng)力施加單元與應(yīng)力測(cè)量單元，應(yīng)力施加單元為千斤頂(5)，活塞手柄24與與其頂部的應(yīng)力測(cè)量單元相連，應(yīng)力測(cè)量單元包括拉壓應(yīng)變式負(fù)荷傳感器2與外接的應(yīng)力智能顯示儀表4，負(fù)荷傳感器2固定于具備足夠剛度的平臺(tái)12下方，滲壓聯(lián)合儀I的底座17與設(shè)置在底座17下方的千斤頂5相連，通過(guò)反力原理使試樣加載;應(yīng)力施加裝置采用千斤頂5加壓，千斤頂5頂部進(jìn)行焊接托盤(pán)6改裝，滲壓聯(lián)合儀I置于托盤(pán)6之上，托盤(pán)6要保證水平，以確保施加在土樣上的力的均勻性，千斤頂加壓手柄端部連接垂直加荷機(jī)構(gòu)7，通過(guò)在其上添置砝碼來(lái)實(shí)現(xiàn)千斤頂?shù)某隽Α?br>[0008]進(jìn)一步地，應(yīng)變量測(cè)裝置采用百分表3實(shí)現(xiàn)土樣變形量的測(cè)量。
[0009]進(jìn)一步地，變水頭滲透測(cè)量裝置中，變水頭壓力測(cè)量管10通過(guò)乳膠管9與三通管11分別與供水裝置8和滲壓聯(lián)合儀I相接，變水頭壓力測(cè)量管為包含刻度的透明玻璃管，管路中存在氣泡會(huì)影響滲透試驗(yàn)結(jié)果，采用玻璃材質(zhì)可觀察試驗(yàn)過(guò)程中管路中氣體的排除情況。
[0010]滲壓聯(lián)合儀I的底座17底部設(shè)置圓形定位卡槽23，尺寸與千斤頂5頂部托盤(pán)6相匹配，可以防止在使用過(guò)程中出現(xiàn)滑動(dòng)，保證儀器放置于千斤頂5上的穩(wěn)定性。
[0011]所述底座17設(shè)置有中空的排氣孔19與進(jìn)水孔20，進(jìn)水孔20沿底面向圓心方向延伸并向上通入試樣室，排氣孔19與進(jìn)水孔20布設(shè)方向相反，直接由試樣室引出。
[0012]試驗(yàn)要求土樣為制飽和試樣。土體的飽和程度對(duì)滲透系數(shù)的影響很大，土體的飽和度愈低，包含的氣體體積愈大，數(shù)目愈多，土體壓實(shí)或充水過(guò)程中，不可避免在土體中遺留封閉氣泡，氣體的存在會(huì)使水滲透時(shí)在其周圍更改路徑發(fā)生繞流，間接的增大了滲流路徑的長(zhǎng)度，使?jié)B流速度減小，滲透性降低，這增加了試驗(yàn)過(guò)程中的不可控因素。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于，可交替進(jìn)行滲透與固結(jié)兩種試驗(yàn)，避免了滲透前土體卸載和反復(fù)擾動(dòng)造成的特性改變，即簡(jiǎn)化了試驗(yàn)操作，又準(zhǔn)確的獲得試驗(yàn)土體的滲透和壓縮相關(guān)的各項(xiàng)指標(biāo)，為實(shí)際工程的研究與建設(shè)提供了可靠的依據(jù)。滲壓聯(lián)合儀I采用分離式可拆卸結(jié)構(gòu)，方便試驗(yàn)過(guò)程中土樣、透水石等的安裝拆卸，也便于試驗(yàn)后裝置的清潔。同時(shí)，試驗(yàn)所需儀器及各組成部分造價(jià)低，方便攜帶安裝，更便于現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)研究中的使用及推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1所示為本實(shí)用新型一種滲透及壓縮試驗(yàn)裝置的原理圖。
[0015]圖2所示為本實(shí)用新型中的滲壓聯(lián)合儀I部分的放大圖。
[0016]附圖標(biāo)記:1、滲壓聯(lián)合儀;2、負(fù)荷傳感器;3、百分表;4、應(yīng)力智能顯示儀表;5、千斤頂;6、托盤(pán);7、垂直加荷機(jī)構(gòu);8、供水裝置;9、乳膠管；10、變水頭壓力測(cè)量管；11、三通管；12、平臺(tái)；13、蝴蝶型螺桿;14、活塞；15、上端蓋;16、滲壓筒；17、底座；18、環(huán)狀卡槽;19、排氣孔;20、進(jìn)水孔;21、分度孔;22、螺旋孔;23、定位卡槽;24、活塞手柄;25、下透水石;26、上透水石。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下文將結(jié)合具體實(shí)施例及附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型。
[0018]如圖1、2所示，一種滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置包括滲壓聯(lián)合儀I，加壓測(cè)量裝置，應(yīng)變量測(cè)裝置及變水頭滲透測(cè)量裝置。
[0019]滲壓聯(lián)合儀I由底座17、滲壓筒16、上端蓋15、活塞14及蝴蝶型螺桿13組成，1、所述滲壓聯(lián)合儀I由底座17、滲壓筒16、上端蓋15、活塞14及蝴蝶型螺桿13組成，底座17、滲壓筒16和活塞14合圍構(gòu)成放置試樣的試樣室；上端蓋15與底座17上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置三個(gè)分度孔21，上端蓋15采用光滑孔，底座17采用螺旋孔，孔徑與蝴蝶型螺桿相匹配，利用蝴蝶型螺桿連接底座17、上端蓋15并通過(guò)旋扭壓緊滲壓筒16，活塞14在加壓過(guò)程中沿滲壓筒16內(nèi)壁滑動(dòng)，活塞14的下端部設(shè)置有兩道環(huán)狀卡槽18，環(huán)狀卡槽18內(nèi)部安裝的橡膠圈，確?；钊?4加壓時(shí)滲壓聯(lián)合儀I密封性，活塞頂部設(shè)置貫通階梯型螺旋孔22，用于排氣并使得滲水過(guò)程中水流通過(guò)進(jìn)水口一〉試樣一〉排水口的路線流通;試樣室中試樣放置順序自下而上依次為下透水石25、濾紙、制飽和土樣、濾紙、上透水石26，下透水石25、上透水石26和濾紙都要事先進(jìn)行浸水飽和。
[0020]進(jìn)一步地，變水頭滲透測(cè)量裝置中，變水頭壓力測(cè)量管10通過(guò)乳膠管9與三通管11分別與供水裝置8和滲壓聯(lián)合儀I相接，變水頭壓力測(cè)量管為包含刻度的透明玻璃管，管路中存在氣泡會(huì)影響滲透試驗(yàn)結(jié)果，采用玻璃材質(zhì)可觀察試驗(yàn)過(guò)程中管路中氣體的排除情況。
[0021]本實(shí)用新型的試驗(yàn)原理如下:變水頭壓力測(cè)量管10通過(guò)乳膠管9與三通管11分別與供水裝置8和滲壓聯(lián)合儀I相接，試驗(yàn)前要進(jìn)行試驗(yàn)裝置的排氣，關(guān)閉變水頭壓力測(cè)量管10下方的乳膠管9開(kāi)關(guān)a，打開(kāi)供水裝置8的供水管開(kāi)關(guān)b與靠近滲壓聯(lián)合儀I的開(kāi)關(guān)C，將滲壓聯(lián)合儀I采用進(jìn)水孔20朝下，底座17的排氣孔19朝上的方式傾斜放置，先排除底座17中的空氣，待底座17的排氣孔19出水穩(wěn)定后，關(guān)閉排氣孔19，將滲壓聯(lián)合儀I放置成水平狀態(tài)，使水自下而上滲過(guò)土樣，并排除試樣室內(nèi)的空氣，當(dāng)活塞14上部螺栓孔22出水穩(wěn)定后，將活塞14水平旋轉(zhuǎn)180°，當(dāng)旋轉(zhuǎn)后排水穩(wěn)定，試樣室內(nèi)的空氣排除完畢，將滲壓聯(lián)合儀I按照?qǐng)D1放置，關(guān)閉開(kāi)關(guān)c，打開(kāi)開(kāi)關(guān)a，使變水頭壓力測(cè)量管10與供水裝置8連通，待變水頭壓力測(cè)量管10內(nèi)液面上升至所需高度，關(guān)閉水管a、b、c，準(zhǔn)備完畢后開(kāi)始進(jìn)行壓縮與滲透試驗(yàn)。
[0022]試驗(yàn)過(guò)程中，負(fù)荷傳感器2固定于具備足夠剛度的平臺(tái)12下方，負(fù)荷傳感器2外接應(yīng)力智能顯示儀表4，平臺(tái)12的下部與活塞手柄24緊密貼合。
[0023]加壓測(cè)量裝置包括應(yīng)力施加單元與應(yīng)力測(cè)量單元，應(yīng)力施加單元為千斤頂5，活塞手柄24與與其頂部的應(yīng)力測(cè)量單兀相連，應(yīng)力測(cè)量單兀包括拉壓應(yīng)變式負(fù)荷傳感器2與外接的應(yīng)力智能顯示儀表4，負(fù)荷傳感器2固定于具備足夠剛度的平臺(tái)12下方，滲壓聯(lián)合儀I的底座17與設(shè)置在底座17下方的千斤頂5相連，通過(guò)反力原理來(lái)實(shí)現(xiàn)試樣的加載。
[0024]應(yīng)力施加裝置采用千斤頂5加壓，千斤頂5頂部進(jìn)行焊接托盤(pán)6改裝，滲壓聯(lián)合儀I置于托盤(pán)6之上，托盤(pán)6要保證水平，以確保施加在土樣上的力的均勻性，千斤頂加壓手柄端部連接垂直加荷機(jī)構(gòu)7，通過(guò)在其上添置砝碼來(lái)實(shí)現(xiàn)千斤頂?shù)某隽?；砝碼施加后，滲壓聯(lián)合儀I在千斤頂5的作用力下上升，負(fù)荷傳感器2對(duì)滲壓聯(lián)合儀I產(chǎn)生反力，即通過(guò)反力原理來(lái)實(shí)現(xiàn)試樣的加載，并且，負(fù)荷傳感器2在力的作用下產(chǎn)生微量變形，應(yīng)力智能顯示儀表4此時(shí)可以測(cè)量到力的大小;活塞14在壓力作用下向試樣室內(nèi)部壓縮土樣，百分表3通過(guò)活塞14的移動(dòng)距離觀測(cè)到土樣的壓縮變形量。
[0025]通過(guò)改變砝碼的重量，可以改變千斤頂5的出力和作用在試樣上的壓力，通過(guò)改變千斤頂5的大小和拉壓應(yīng)變式負(fù)荷傳感器2與應(yīng)力智能顯示儀表4的量程，可調(diào)整滲壓聯(lián)合儀I的測(cè)量范圍，以加荷壓力大小來(lái)模擬天然土體上覆土壓力的大小，則可測(cè)土體埋深范圍較廣。
[0026]本文雖然已經(jīng)給出了本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實(shí)用新型精神的情況下，可以對(duì)本文的實(shí)施情況進(jìn)行改變。上述實(shí)施方式只是示例性的，不應(yīng)以本文的實(shí)施方式作為本實(shí)用新型范圍的限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括滲壓聯(lián)合儀(I)，加壓測(cè)量裝置，應(yīng)變量測(cè)裝置及變水頭滲透測(cè)量裝置;所述滲壓聯(lián)合儀(I)由底座(17)、滲壓筒(16)、上端蓋(15)、活塞(14)及蝴蝶型螺桿(13)組成，底座(17)、滲壓筒(16)和活塞(14)合圍構(gòu)成放置試樣的試樣室;上端蓋(15)與底座(17)上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置三個(gè)分度孔(21)，上端蓋(15)采用光滑孔，底座(17)采用螺旋孔，孔徑與蝴蝶型螺桿相匹配，利用蝴蝶型螺桿連接底座(17)、上端蓋(15)并通過(guò)旋扭壓緊滲壓筒(16)，活塞(14)在加壓過(guò)程中沿滲壓筒(16)內(nèi)壁滑動(dòng)，活塞(14)的下端部設(shè)置有兩道環(huán)狀卡槽(18)，環(huán)狀卡槽(18)內(nèi)部安裝的橡膠圈，確保活塞(14)加壓時(shí)滲壓聯(lián)合儀(I)的密封性，活塞頂部設(shè)置貫通階梯型螺旋孔(22)，用于排氣并使得滲水過(guò)程中水流通過(guò)進(jìn)水口 一〉試樣一〉排水口的路線流通。2.如權(quán)利要求1所述的滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述加壓測(cè)量裝置包括應(yīng)力施加單元與應(yīng)力測(cè)量單元，所述應(yīng)力施加單元為千斤頂(5)，所述活塞手柄(24)與其頂部的應(yīng)力測(cè)量單元相連，應(yīng)力測(cè)量單元包括拉壓應(yīng)變式負(fù)荷傳感器(2)與外接的應(yīng)力智能顯示儀表(4)，負(fù)荷傳感器(2)固定于具備足夠剛度的平臺(tái)(12)下方，滲壓聯(lián)合儀(I)的底座(17)與設(shè)置在底座(17)下方的千斤頂(5)相連，通過(guò)反力原理來(lái)實(shí)現(xiàn)試樣的加載。3.如權(quán)利要求1所述的滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述應(yīng)變量測(cè)裝置采用百分表(3)實(shí)現(xiàn)土樣變形量的測(cè)量。4.如權(quán)利要求1所述的滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述變水頭滲透測(cè)量裝置中，變水頭壓力測(cè)量管(10)通過(guò)乳膠管(9)與三通管(11)分別與供水裝置(8)和滲壓聯(lián)合儀(I)相接，變水頭壓力測(cè)量管為包含刻度的透明玻璃管。5.如權(quán)利要求1所述的滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述滲壓聯(lián)合儀(I)的底座(17)底部設(shè)置圓形定位卡槽(23)，所述定位卡槽(23)的尺寸與千斤頂(5)頂部的托盤(pán)(6)相匹配。6.如權(quán)利要求1所述的滲透及壓縮耦合試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述底座(17)上還設(shè)置有中空的排氣孔(19)與進(jìn)水孔(20)，進(jìn)水孔(20)沿底面向圓心方向延伸并向上通入試樣室，排氣孔(19)與進(jìn)水孔(20)布設(shè)方向相反，直接由試樣室引出。
【文檔編號(hào)】G01N3/08GK205643098SQ201620393490
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】房丹, 吳文清, 榮耀, 徐志華, 陽(yáng)棟, 胡致遠(yuǎn), 毛夢(mèng)蕓, 王春陽(yáng), 孫斌
【申請(qǐng)人】江西省交通科學(xué)研究院, 江西省高速公路投資集團(tuán)有限責(zé)任公司