CN104359728B - 无粘性土三轴试样饱和装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无粘性土三轴试样饱和装置，属于土木水利工程试验技术领域，其包括三轴仪，在三轴仪内装有待测的三轴试样，在三轴试样的顶部设有用于封闭的顶盖；三轴试样设置在底座上；在顶盖上设有出水口，该出水口与出水箱相连通，在出水口与出水箱之间设有出水阀；在底座上设有进水口，该进水口与进水箱相连通，在进水口与进水箱之间设有进水阀。该装置能使试样内部的空气有效排出，水头饱和的水头差能够得到增大，三轴试样的饱和度得到提高，饱和时间也得到缩短；避免了进水箱在试验过程中需要放在高于试样顶部很高距离的地方的要求，同时避免了往进水箱加水的不方便；该装置的使用方法，步骤简洁，测试方便，适宜在实验中推广应用。

Description

无粘性土三轴试样饱和装置及其使用方法

技术领域

本发明属于土木水利工程试验技术领域，具体涉及一种无粘性土三轴试样饱和装置及其使用方法。

背景技术

随着西部开发的进程，西南部地区建立和筹建一批高土石坝，由于该地区地震烈度高，地质情况复杂，坝高库水容量大，一旦失事，将产生灾难性的后果。因而有必要开展筑坝料静动力特性研究，静动三轴试验是研究土体力学特性的重要手段，试验过程中试样的饱和度是影响试验结果的一个重要因素。

目前，室内三轴试验中饱和无粘性土常采用水头饱和的方法。对于粗粒含量多、细粒含量较少时，采用长时间水头饱和也能够达到试验要求的饱和度；当细粒含量多、粗粒含量少时，采用长时间水头饱和也很难达到试验要求；特别是对于大尺寸三轴试样，采用单一水头饱和方法，在试样内部极其容易形成互不连通的与外界隔绝的封闭气泡。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种无粘性土三轴试样饱和装置，尤其适用于大尺寸三轴试样，完成无粘性土试样的饱和。本发明还提供了该无粘性土三轴试样饱和装置的使用方法。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

无粘性土三轴试样饱和装置，包括三轴仪，在三轴仪内装有待测的三轴试样，三轴试样设置于三轴仪内部的底座上，三轴试样顶部连接顶盖；在所述的顶盖上设有出水口，该出水口与出水箱相连通，在出水口与出水箱之间设有出水阀；在所述的底座上设有进水口，该进水口与进水箱相连通，在进水口与进水箱之间设有进水阀；在所述的出水箱的上方设有用于实时监测真空度的真空表，出水箱的上方与真空泵相连，在出水箱与真空泵之间设有节流阀；在所述的进水箱的上方设有用于实时监测气压的气压表，进水箱的上方与充气泵相连，在进水箱和充气泵之间设有调压阀。

所述的出水箱的顶面低于三轴试样顶部，所述的进水箱的底面高于三轴试样顶部。

所述的进水箱和出水箱的尺寸相同。

无粘性土三轴试样饱和装置的使用方法，包括以下步骤：

1）将制好的无粘性土三轴试样安装到三轴仪上，给三轴试样施加0.02~0.05MPa的初始围压；

2）连接进水箱与三轴试样的进水口；使进水箱的底面高于三轴试样顶部；连接出水箱与三轴试样的出水口；使出水箱的顶面低于三轴试样顶部；

3）关闭进水阀，打开出水阀，开启真空泵，调节节流阀使得真空表读数维持在-0.08~-0.1MPa，抽气20~30分钟；关闭出水阀和真空泵，打开进水阀，开启充气泵，调节调压阀使气压表读数维持在0.02~0.05MPa，维持5~10分钟，打开出水阀；

4）观测进水箱和出水箱读数，当进水箱内水面下降的读数等于出水箱水面上升的读数，关闭充气泵，继续水头饱和5~10分钟，关闭出水阀和进水阀，此时三轴试样达到饱和。

有益效果：与现有技术相比，本发明的无粘性土三轴试样饱和装置，通过采用抽真空和充气泵加压联合饱和方法，试样内部的空气能够被有效的抽出，水头饱和的水头差能够得到增大，三轴试样的饱和度得到提高，饱和时间也得到缩短；通过采用充气泵加压方式，避免了进水箱在试验过程中需要放在高于试样顶部很高距离的地方的要求，同时避免了往进水箱加水的不方便；通过进水箱和出水箱上的刻度可以方便的判断三轴试样的饱和情况；本发明的该装置的使用方法，步骤简洁，测试方便，适宜在实验中推广应用，具有很好的实用性。

附图说明

图1是无粘性土三轴试样饱和装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，无粘性土三轴试样饱和装置，包括充气泵1、调压阀2、气压表3、进水箱4、进水阀6、顶盖7、三轴仪8、真空表9、节流阀10、真空泵11、出水箱12、出水阀13、底座14，在三轴仪8内装有待测的三轴试样5，三轴试样5设置于三轴仪8内部的底座14上，三轴试样5顶部连接顶盖7；在顶盖7上设有出水口，该出水口与出水箱12相连通，在出水口与出水箱12之间设有出水阀13，出水箱12的顶面低于三轴试样5顶部；在底座14上设有进水口，该进水口与进水箱4相连通，在进水口与进水箱4之间设有进水阀6，进水箱4的底面高于三轴试样5顶部。其中，在出水箱12的上方设有用于实时监测真空度的真空表9，出水箱12的上方与真空泵11相连，在出水箱12与真空泵11之间设有节流阀10。在进水箱4的上方设有用于实时监测气压的气压表3，进水箱4的上方与充气泵1相连，在进水箱4和充气泵1之间设有调压阀2。进水箱4和出水箱12的尺寸相同。

实施例2

无粘性土三轴试样饱和装置的使用方法，包括以下步骤：

1）将制好的无粘性土三轴试样5安装到三轴仪8上，给试样施加20kPa的初始围压；

2）连接进水箱4与三轴试样5的进水口；使进水箱4的底面高于三轴试样5顶部；连接出水箱12与三轴试样5的出水口；使出水箱12的顶面低于三轴试样5顶部；

3）关闭进水阀6，打开出水阀13，开启真空泵11，调节节流阀10使得真空表9读数维持在-0.08Mpa，抽气20分钟；关闭出水阀13和真空泵11，打开进水阀6，开启充气泵1，调节调压阀2使气压表3读数维持在0.02MPa，维持5分钟，打开出水阀13；

4）观测进水箱4和出水箱12读数，当进水箱4内水面下降的读数等于出水箱12水面上升的读数，关闭充气泵1，继续水头饱和5分钟，关闭出水阀13和进水阀6，此时三轴试样5达到饱和。

实施例3

无粘性土三轴试样饱和装置的使用方法，包括以下步骤：

1）将制好的无粘性土三轴试样5安装到三轴仪8上，给试样施加50kPa的初始围压；

2）连接进水箱4与三轴试样5的进水口；使进水箱4的底面高于三轴试样5顶部；连接出水箱12与三轴试样5的出水口；使出水箱12的顶面低于三轴试样5顶部；

3）关闭进水阀6，打开出水阀13，开启真空泵11，调节节流阀10使得真空表9读数维持在-0.1Mpa，抽气30分钟；关闭出水阀13和真空泵11，打开进水阀6，开启充气泵1，调节调压阀2使气压表3读数维持在0.05MPa，维持10分钟，打开出水阀13；

4）观测进水箱4和出水箱12读数，当进水箱4内水面下降的读数等于出水箱12水面上升的读数，关闭充气泵1，继续水头饱和10分钟，关闭出水阀13和进水阀6，此时三轴试样5达到饱和。

Claims (4)

1.无粘性土三轴试样饱和装置，其特征在于：包括三轴仪（8），在三轴仪（8）内装有待测的三轴试样（5），三轴试样（5）设置于三轴仪（8）内部的底座（14）上，三轴试样（5）顶部连接顶盖（7）；在所述的顶盖（7）上设有出水口，该出水口与出水箱（12）相连通，在出水口与出水箱（12）之间设有出水阀（13）；在所述的底座（14）上设有进水口，该进水口与进水箱（4）相连通，在进水口与进水箱（4）之间设有进水阀（6）；在所述的出水箱（12）的上方设有用于实时监测真空度的真空表（9），出水箱（12）的上方与真空泵（11）相连，在出水箱（12）与真空泵（11）之间设有节流阀（10）；在所述的进水箱（4）的上方设有用于实时监测气压的气压表（3），进水箱（4）的上方与充气泵（1）相连，在进水箱（4）和充气泵（1）之间设有调压阀（2）。

2.根据权利要求1所述的无粘性土三轴试样饱和装置，其特征在于：所述的出水箱（12）的顶面低于三轴试样（5）顶部，所述的进水箱（4）的底面高于三轴试样（5）顶部。

3.根据权利要求1所述的无粘性土三轴试样饱和装置，其特征在于：所述的进水箱（4）和出水箱（12）的尺寸相同。

4.权利要求1所述的无粘性土三轴试样饱和装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将制好的无粘性土三轴试样（5）安装到三轴仪（8）上，给三轴试样（5）施加0.02~0.05MPa的初始围压；

2）连接进水箱（4）与三轴试样（5）的进水口；使进水箱（4）的底面高于三轴试样（5）顶部；连接出水箱（12）与三轴试样（5）的出水口；使出水箱（12）的顶面低于三轴试样（5）顶部；

3）关闭进水阀（6），打开出水阀（13），开启真空泵（11），调节节流阀（10）使得真空表（9）读数维持在-0.08~-0.1MPa，抽气20~30分钟；关闭出水阀（13）和真空泵（11），打开进水阀（6），开启充气泵（1），调节调压阀（2）使气压表读数维持在0.02~0.05MPa，维持5~10分钟，打开出水阀（13）；

4）观测进水箱（4）和出水箱（12）读数，当进水箱（4）内水面下降的读数等于出水箱（12）水面上升的读数，关闭充气泵（1），继续水头饱和5~10分钟，关闭出水阀（13）和进水阀（6），此时三轴试样（5）达到饱和。