CN102830215B - 一种用于黏土的高压固结仪 - Google Patents

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Abstract

一种用于黏土的高压固结仪，包括压力筒、加压帽和底座；所述压力筒具有一用于容纳土样的内腔，土样置于压力筒的内腔中；加压帽压置在土样的顶部；底座布置在压力筒的下部与压力筒相互配合连接；在所述加压帽的顶部布置一用于测量土样压缩量的位移传感器；另外还包括：四组孔隙水压测量装置，分别用于测量土样顶部表面的孔隙水压，土样底部表面的孔隙水压，土样中部表面的孔隙水压和土样中部内部的孔隙水压；两组压力测量装置，分别用于测量土样底部竖向土压力和土样中部水平向土压力。其结构简单、测量参数种类多、性能稳定、测量精度高。

Description

一种用于黏土的高压固结仪
技术领域
本发明涉及一种用于土压缩试验的仪器，尤其是一种适用于黏土的高压固结仪。
背景技术
掌握高压作用下黏土的固结规律以及静止土压力系数，是准确判断深部黏土地层应力状态的必要前提；固结仪是实现此目的之必需设备。黏土试样在高压固结过程中，其孔隙水压力及有效应力在试样内呈现长期不均匀的特点。然而，常见固结仪通常不能满足高压要求；现存的少量可实现高压固结的固结仪，则存在不能控制试验系统的饱和性、仅测量试样底部孔隙水压、不考虑试样所受摩擦力、所用土压力传感器尺寸偏大等不足；因此无法获得长期高压固结过程中黏土试样孔隙水压、有效应力状态的不均匀分布演化规律，无法准确揭示黏土的高压固结特性。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术中存在的问题，提供一种结构简单、测量参数种类多、性能稳定、测量精度高的用于黏土的高压固结仪。
本发明的用于黏土的高压固结仪，包括底座、设在底座上的压力筒，和设在压力筒上部的加压帽；所述的底座侧壁上分别设有呈L形连通压力筒的侧出水孔、中出水孔和引线孔，侧出水孔和中出水孔的出口处分别设有Ⅰ螺管和Ⅲ螺管；所述压力筒的筒壁两侧分别设有Ⅰ径向孔和Ⅱ径向孔，Ⅰ径向孔内侧设有侧向过滤器，外侧设有Ⅱ螺管；引线孔和Ⅱ径向孔的内侧分别设有由压力传感器和引线构成的压力测量装置，所述的加压帽的顶部设有施压块，施压块两侧的加压帽上分别设有用于测量土样压缩量的位移传感器和上出水孔；上出水孔的出口处设有Ⅳ螺管；所述的Ⅰ螺管、Ⅱ螺管、Ⅲ螺管和Ⅳ螺管上分别连接有孔隙水压测量装置，所述的孔隙水压测量装置包括耐高压导水软管，耐高压导水软管的两端分别设有联接螺母，高压导水软管出水一端联接有三通，三通的直通出口处连接有孔隙水压测量传感器，三通的垂直出口处设有阀门；所述压力筒的中部设有经针头底座固定与中出水孔相通的针头；在所述针头的顶端连接一针头过滤器。
有益效果：本发明高压固结仪借助常规的单杠杆固结仪的加载装置对加压帽加载，可实现最大固结压力达10MPa的逐级加载。能精确、长时、实时测量土样底部、顶部、中间表面和中间内部四个部位的孔隙水压力，以及土样底部和中部的土压力、土样压缩量和排水体积。通过测量土样底部和中部的土压力，可推算出土样在试验过程中的摩擦力，从而能够在试验过程中将土样所受摩擦力这一因素考虑在内。本高压固结仪主体与孔隙水压测试系统完全独立，易于保证整个试验系统饱和。即首先将制备好的饱和土样装入压力室，在不装配孔隙水压传感器装置的情况下将高压固结仪主体放入真空饱和缸内抽真空1小时，吸入无气水，最后在饱和缸内水下安装各孔隙水压传感器装置。与现有技术相比，本发明能够控制试验系统的饱和性、获得土样多个部位孔隙水压、以及能够获得相应参数以考虑土样所受摩擦力的影响，并可获得黏土长期高压固结过程中土样孔隙水压、有效应力状态的不均匀性，从而为总结准确的黏土高压固结规律奠定了基础。本发明的试验对象也可以是粉土和细沙。具有结构简单、测量参数种类多、性能稳定、测量精度高的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A－A视图；
图3是本发明的孔隙水压测量装置结构示意图。
图中：1-压力筒；1-1-Ⅰ径向孔；1-2-Ⅱ径向孔；1-3-Ⅱ螺管；2-加压帽；2-1-上出水孔；2-2-上密封圈，2-3-Ⅳ螺管；3-底座；3-1-侧出水孔；3-2-中出水孔；3-3-下密封圈；3-4-Ⅰ螺管；3-5-Ⅲ螺管；3-6-引线孔；4-土样；5-孔隙水压测量装置；5-1-耐高压导水软管；5-2-孔隙水压测量传感器；5-3-三通；5-4-阀门；5-5-联接螺母；6-压力测量装置；6-1-压力传感器；6-2-引线；7-上过滤器；8-下过滤器；9-侧向过滤器；10-针头；11-针头过滤器；12-针头底座；13-位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
如图1和图2所示，本发明的用于黏土的高压固结仪主要由压力筒1、设在压力筒1底部的底座3和设在压力筒1上部的加压帽2构成。所述的底座3侧壁上分别设有呈L形连通压力筒1的侧出水孔3-1、中出水孔3-2和引线孔3-6。侧出水孔3-1和中出水孔3-2的出口处分别设有Ⅰ螺管3-4和Ⅲ螺管3-5。所述的底座3与压力筒1结合面呈阶梯状配合连接，结合面上设有下密封圈3-3。所述压力筒1的筒壁两侧分别设有Ⅰ径向孔1-1和Ⅱ径向孔1-2。Ⅰ径向孔1-1内侧设有侧向过滤器9，外侧设有Ⅱ螺管1-3。引线孔3-6和Ⅱ径向孔1-2的内侧分别设有由压力传感器6-1和引线6-2构成的压力测量装置6。所述压力筒1的上下部分别设有上过滤器7和下过滤器8。所述上过滤器7、下过滤器8、侧向过滤器9和针头过滤器11优选是透水石。所述压力筒1的中部设有经针头底座12固定与中出水孔3-2相通的针头10。在所述针头10的顶端连接一针头过滤器11。所述的加压帽2的顶部设有施压块，施压块两侧的加压帽2上分别设有用于测量土样4压缩量的位移传感器13和上出水孔2-1。上出水孔2-1的出口处设有Ⅳ螺管2-3；所述的Ⅰ螺管3-4、Ⅱ螺管1-3、Ⅲ螺管3-5和Ⅳ螺管2-3上分别连接有孔隙水压测量装置5。所述的加压帽2与压力筒1的配合面上设有上密封圈2-2。
如图3所示，所述孔隙水压测量装置5包括耐高压导水软管5-1，耐高压导水软管5-1的两端分别设有联接螺母5-5。高压导水软管5-1出水一端联接有三通5-3，三通5-3的直通出口处连接有孔隙水压测量传感器5-2，三通5-3的垂直出口处设有阀门5-4。

Claims (1)

1.一种用于黏土的高压固结仪，其特征在于：它包括底座（3）、设在底座（3）上的压力筒（1），和设在压力筒（1）上部的加压帽（2）；所述的底座（3）侧壁上分别设有呈L形连通压力筒（1）的侧出水孔（3-1）、中出水孔（3-2）和引线孔（3-6），侧出水孔（3-1）和中出水孔（3-2）的出口处分别设有Ⅰ螺管（3-4）和Ⅲ螺管（3-5）；所述压力筒（1）的筒壁两侧分别设有Ⅰ径向孔（1-1）和Ⅱ径向孔（1-2），Ⅰ径向孔1-1内侧设有侧向过滤器（9），外侧设有Ⅱ螺管（1-3）；引线孔（3-6）和Ⅱ径向孔（1-2）的内侧分别设有由压力传感器（6-1）和引线（6-2）构成的压力测量装置（6），所述的加压帽（2）的顶部设有施压块，施压块两侧的加压帽（2）上分别设有用于测量土样（4）压缩量的位移传感器（13）和上出水孔（2-1）；上出水孔（2-1）的出口处设有Ⅳ螺管（2-3）；所述的Ⅰ螺管（3-4）、Ⅱ螺管（1-3）、Ⅲ螺管（3-5）和Ⅳ螺管（2-3）上分别连接有孔隙水压测量装置（5），所述的孔隙水压测量装置（5）包括耐高压导水软管（5-1），耐高压导水软管（5-1）的两端分别设有联接螺母（5-5），高压导水软管（5-1）出水一端联接有三通（5-3），三通（5-3）的直通出口处连接有孔隙水压测量传感器（5-2），三通（5-3）的垂直出口处设有阀门（5-4）；所述压力筒（1）的中部设有经针头底座（12）固定与中出水孔（3-2）相通的针头（10）；在所述针头（10）的顶端连接一针头过滤器（11）。
2.根据权利要求1所述的适用于黏土的高压固结仪，其特征在于：所述的底座（3）与压力筒（1）结合面呈阶梯状配合连接，结合面上设有下密封圈（3-3）。
3.根据权利要求1所述的适用于黏土的高压固结仪，其特征在于：所述的加压帽（2）与压力筒（1）的配合面上设有上密封圈（2-2）。
4.根据权利要求1所述的适用于黏土的高压固结仪，其特征在于：所述压力筒（1）的上下部分别设有上过滤器（7）和下过滤器（8）。
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