CN105954109A - 三轴状态下单元土样的真空固结试验装置 - Google Patents

三轴状态下单元土样的真空固结试验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105954109A
CN105954109A CN201610277615.8A CN201610277615A CN105954109A CN 105954109 A CN105954109 A CN 105954109A CN 201610277615 A CN201610277615 A CN 201610277615A CN 105954109 A CN105954109 A CN 105954109A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soil sample
drain pipe
pressure sensor
inner core
flexible circular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610277615.8A
Other languages
English (en)
Inventor
马建军
史文杰
王军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wenzhou University
Original Assignee
Wenzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wenzhou University filed Critical Wenzhou University
Priority to CN201610277615.8A priority Critical patent/CN105954109A/zh
Publication of CN105954109A publication Critical patent/CN105954109A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0042—Pneumatic or hydraulic means
    • G01N2203/0044—Pneumatic means
    • G01N2203/0046—Vacuum
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/025—Geometry of the test
    • G01N2203/0256—Triaxial, i.e. the forces being applied along three normal axes of the specimen

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

本发明公开了一种三轴真空固结试验装置，其外筒内设置有内筒，所述外筒和内筒之间的腔体中设置有围压压力传感器，活塞板上连接有升降轴，升降轴向上穿过所述顶盖，升降轴上端设置有压板，主轴上端设置有沉降仪，压板向下紧顶在沉降仪的顶针上，顶盖或外筒上开设有增压孔，排水管上端通过抽真空管道与气压调节装置连接，底座上开设有与排水板导通的进水管道，进水管道与处于外部的进水口连接，进水管道处设置有进水压力传感器；土样中设置有柔性圆形排水管，柔性圆形排水管侧面开设有通孔，柔性圆形排水管内插入并支撑有弹簧。该三轴真空固结试验装置中的柔性圆形排水管能够随土样的变形而弯曲，也能够在土样恢复原状后在弹簧的作用下恢复原状，使排水板对土样的扰动减少，能够更加准确地模拟土样在各种状态下的压力状况。

Description

三轴状态下单元土样的真空固结试验装置
技术领域
本发明涉及一种三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，特别涉及固定真空度下使用圆形排水板时的土样空隙水压力的试验研究。。
背景技术
在本发明之前，针对三轴状态下单元土样的真空固结试验装置很不成熟，试验装置仅包含真空压力系统、围压孔压监测系统和沉降监测三部分。大部分室内土体单元模型试验主要在动三轴仪、空心圆柱扭转仪等设备上进行。这些试验的研究对象都是土样，通过分析土样单元体在试验环境下的特性，间接研究真空预压作用下的力学特性及变形规律。这种试验手段较为间接，试验条件较为理想。与土样实际情况也有所不同，这造成了试验研究结果与实测结果有较大差别。同时，很多参数也无法监测和观察。
总之, 对于三轴状态下单元土样的真空固结试验研究很少, 尤其是缺乏土样在真空预压下颗粒移动和空隙压力变化的研究, 然而这恰恰是研究土样沉降规律，为土体固结提供科学依据的关键所在。
发明内容
鉴于背景技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种三轴真空固结试验装置，该试验装置能够更加准确地测试土样在各种模拟的自然环境中、固定真空度下的土样空隙水压力。
本发明是采取如下技术方案来完成的：三轴真空固结试验装置，包括底座、主轴和顶盖，底座和顶盖之间设置有外筒，所述底座和顶盖与外筒的配合处液密封，所述外筒内设置有内筒，所述外筒和内筒之间的腔体中设置有围压压力传感器，内筒中设置有土样，土样中设置有孔隙水压力传感器，所述内筒下端设置有外筒基座，所述内筒的上端设置有活塞板，活塞板上连接有升降轴，升降轴向上穿过所述顶盖，升降轴上端设置有压板，所述主轴上端设置有沉降仪，所述压板向下紧顶在沉降仪的顶针上，所述顶盖或外筒上开设有增压孔，增压孔处连接有增压装置，所述土样中设置有柔性圆形排水管，柔性圆形排水管上端通过抽真空管道与气压调节装置连接，柔性圆形排水管侧面开设有通孔，柔性圆形排水管内插入并支撑有弹簧；所述底座上开设有与柔性圆形排水板导通的进水管道，进水管道与处于外部的进水口连接，所述进水管道处设置有进水压力传感器；所述孔隙水压力传感器、进水压力传感器、围压压力传感器、增压装置和气压调节装置均与PLC连接并由PLC进行显示和控制。
上述技术方案中，该三轴真空固结试验装置中的柔性圆形排水管能够随土样的变形而弯曲，也能够在土样恢复原状后在弹簧的作用下恢复原状，使排水板对土样的扰动减少，能够更加准确地模拟土样在各种状态下的压力状况。使操作者可以更加准确地通过增压装置模拟真实环境中的土体围压，通过进水管道注水以模拟真实环境下土体中的水分，通过PLC接收孔隙水压力传感器、进水压力传感器、围压压力传感器、增压装置和气压调节装置的数据，通过观察沉降仪的沉降高度数据，然后进行综合计算，可得到更加真实的土样在各种模拟的自然环境中、固定真空度下的土样孔隙水压力。该装置自动化程度较高，操作更加方便，有利于各种教学和试验操作。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为发明第一种实施例提供的三轴真空固结试验装置的结构示意图。
图2为图1中的内筒中的土样和排水管的横截面示意图。
图3为发明第二种实施例提供的三轴真空固结试验装置的结构示意图。
具体实施方式
附图表示了本发明的技术方案及其实施例，下面再结合附图进一步描述其实施例的各有关细节及其工作原理。
参照图1、图2所示，本发明第一种实施例提供的三轴真空固结试验装置，包括底座1、主轴2和顶盖3，底座1和顶盖3之间设置有外筒4，外筒4一般采用透明材料制成，所述底座1上设置有水准泡5，所述底座1的四角设置有水平位置螺旋调节器6，所述底座1和顶盖3与外筒4的配合处液密封，所述外筒4内设置有内筒7，内筒7可以采用塑料膜或者橡胶模，一般提供正压时采用塑料膜，负压时采用橡胶模，所述外筒4和内筒7之间的腔体中设置有围压压力传感器8，内筒7中设置有土样9，土样9中设置有孔隙水压力传感器10，所述内筒7下端设置有外筒基座11，所述内筒7的上端设置有活塞板12，活塞板12上连接有升降轴13，升降轴13向上穿过所述顶盖3，升降轴13上端设置有压板14，所述主轴2上端设置有沉降仪15，所述压板14向下紧顶在沉降仪15的顶针上，所述顶盖3或外筒4上开设有增压孔16，增压孔16处连接有增压装置，所述土样中设置有柔性圆形排水管25，柔性圆形排水管25上端通过抽真空管道26与气压调节装置20连接，柔性圆形排水管25侧面开设有通孔，柔性圆形排水管25内插入并支撑有弹簧27；所述底座1上开设有与柔性圆形排水板导通的进水管道17，进水管道17与处于外部的进水口18连接，所述进水管道17处设置有进水压力传感器19；所述孔隙水压力传感器10、进水压力传感器19、围压压力传感器8、增压装置和气压调节装置20均与PLC连接并由PLC进行显示和控制。本实施例中，所述土样9装入于橡胶膜，所述孔隙水压力传感器10设置于所述土样9的侧壁、底壁和内部。
参照图1所示，在上述实施例中，操作者可以通过增压装置模拟真实环境中的土体围压，通过进水管道17注水以模拟真实环境下土体中的水分，通过PLC22接收孔隙水压力传感器10、进水压力传感器19、围压压力传感器8、增压装置和气压调节装置20的数据，通过观察沉降仪15的沉降高度数据，然后进行综合计算，可得到更加真实的土样在各种模拟的自然环境中、固定真空度下的土样空隙水压力数据。
参照图3所示，本发明第二种实施例提供的三轴真空固结试验装置与第一种实施例基本相同，区别仅在于：内筒7采用橡胶膜包围土样，所述内筒7外围包裹环形套管21，环形套管21沿高度方向分层设置有环形腔室22，环形腔室22向内开口，开口处封闭有弹性膜23，所述环形腔室22带有充压嘴24，充压嘴24配置有止回阀。模拟不同深度土层围压时，增压孔16和增压装置不再使用，只需将预先将环形套管21套在橡胶模内筒7外围，然后通过充气嘴24向环形腔室22充入一定压力值的气体，使弹性膜23压紧橡胶模内筒7，从而模拟各土体层面的压力。本实施例的这种结构能够把土样所处的不同深度土层的周围压力状况更加真实地模拟出来，使试验数据更加接近真实。

Claims (5)

1.一种三轴真空固结试验装置，包括底座、主轴和顶盖，底座和顶盖之间设置有外筒，所述底座和顶盖与外筒的配合处液密封，所述外筒内设置有内筒，所述外筒和内筒之间的腔体中设置有围压压力传感器，内筒中设置有土样，土样中设置有孔隙水压力传感器，所述内筒下端设置有外筒基座，所述内筒的上端设置有活塞板，活塞板上连接有升降轴，升降轴向上穿过所述顶盖，升降轴上端设置有压板，所述主轴上端设置有沉降仪，所述压板向下紧顶在沉降仪的顶针上，所述顶盖或外筒上开设有增压孔，增压孔处连接有增压装置，其特征是：所述土样中设置有柔性圆形排水管，柔性圆形排水管上端通过抽真空管道与气压调节装置连接，柔性圆形排水管侧面开设有通孔，柔性圆形排水管内插入并支撑有弹簧；所述底座上开设有与柔性圆形排水板导通的进水管道，进水管道与处于外部的进水口连接，所述进水管道处设置有进水压力传感器；所述孔隙水压力传感器、进水压力传感器、围压压力传感器、增压装置和气压调节装置均与PLC连接并由PLC进行显示和控制。
2.根据权利要求1所述三轴真空固结试验装置，其特征是：所述内筒采用橡胶膜包围土样，所述内筒外围包裹环形套管，环形套管沿高度方向分层设置有环形腔室，环形腔室向内开口，开口处封闭有弹性膜，所述环形腔室带有充压嘴，充压嘴配置有止回阀。
3.根据权利要求1或2所述的三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，其特征是：所述底座上设置有水准泡，所述底座的四角设置有水平位置螺旋调节器。
4.根据权利要求1或2所述的三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，其特征是：所述土样装入于橡胶膜，所述孔隙水压力传感器设置于所述土样的侧壁、底壁和内部。
5.根据权利要求3所述的三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，其特征是：所述土样装入于橡胶膜，所述孔隙水压力传感器设置于所述土样的侧壁、底壁和内部。
CN201610277615.8A 2016-04-29 2016-04-29 三轴状态下单元土样的真空固结试验装置 Pending CN105954109A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610277615.8A CN105954109A (zh) 2016-04-29 2016-04-29 三轴状态下单元土样的真空固结试验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610277615.8A CN105954109A (zh) 2016-04-29 2016-04-29 三轴状态下单元土样的真空固结试验装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105954109A true CN105954109A (zh) 2016-09-21

Family

ID=56916469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610277615.8A Pending CN105954109A (zh) 2016-04-29 2016-04-29 三轴状态下单元土样的真空固结试验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105954109A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106644746A (zh) * 2016-12-07 2017-05-10 山西省交通科学研究院 真空预压作用下土体固结变形的测量装置及测量方法
CN108120644A (zh) * 2017-12-20 2018-06-05 湖南科技大学 一种气压作用下孔道岩石试件的蠕变试验装置与方法
CN108303326A (zh) * 2018-01-26 2018-07-20 西南石油大学 一种岩石真三轴压缩试验装置
CN108387437A (zh) * 2018-01-30 2018-08-10 中山大学 一种非均布柔性压力室
CN108918285A (zh) * 2018-08-30 2018-11-30 番禺珠江钢管（珠海）有限公司 一种管段压溃装置及其试验方法
CN110095347A (zh) * 2019-05-05 2019-08-06 三峡大学 应变控制式非饱和土三轴拉伸仪
CN112362487A (zh) * 2020-11-30 2021-02-12 湖北科技学院 一种岩土压缩试验方法
CN113686650A (zh) * 2021-08-11 2021-11-23 北京交通大学 用于淤泥原状土的侧向围压加载设备
CN113933181A (zh) * 2021-09-03 2022-01-14 中南大学 一种盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验装置及方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2591093Y (zh) * 2002-12-13 2003-12-10 李兰英 竖向透水管芯管
CN2697157Y (zh) * 2003-12-15 2005-05-04 李萍 一种透水管
JP4421516B2 (ja) * 2005-06-06 2010-02-24 独立行政法人産業技術総合研究所 温度勾配付加型コアホルダー装置
CN102852517A (zh) * 2012-09-07 2013-01-02 中国石油天然气集团公司 地层温度及压力一维分布的物理模拟方法及其装置
CN103760028A (zh) * 2014-01-07 2014-04-30 洛阳理工学院 实验室用岩石强度测试的围压加载装置
US20140137660A1 (en) * 2009-10-28 2014-05-22 Halliburton Energy Services, Inc. Cement Testing
CN104215506A (zh) * 2014-09-15 2014-12-17 中国矿业大学 一种梯度围压加载方法
CN104914028A (zh) * 2015-05-08 2015-09-16 山东科技大学 假三轴高压渗透试验仪
CN105486589A (zh) * 2015-12-29 2016-04-13 温州大学 三轴状态下单元土样的真空固结试验装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2591093Y (zh) * 2002-12-13 2003-12-10 李兰英 竖向透水管芯管
CN2697157Y (zh) * 2003-12-15 2005-05-04 李萍 一种透水管
JP4421516B2 (ja) * 2005-06-06 2010-02-24 独立行政法人産業技術総合研究所 温度勾配付加型コアホルダー装置
US20140137660A1 (en) * 2009-10-28 2014-05-22 Halliburton Energy Services, Inc. Cement Testing
CN102852517A (zh) * 2012-09-07 2013-01-02 中国石油天然气集团公司 地层温度及压力一维分布的物理模拟方法及其装置
CN103760028A (zh) * 2014-01-07 2014-04-30 洛阳理工学院 实验室用岩石强度测试的围压加载装置
CN104215506A (zh) * 2014-09-15 2014-12-17 中国矿业大学 一种梯度围压加载方法
CN104914028A (zh) * 2015-05-08 2015-09-16 山东科技大学 假三轴高压渗透试验仪
CN105486589A (zh) * 2015-12-29 2016-04-13 温州大学 三轴状态下单元土样的真空固结试验装置

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106644746A (zh) * 2016-12-07 2017-05-10 山西省交通科学研究院 真空预压作用下土体固结变形的测量装置及测量方法
CN108120644B (zh) * 2017-12-20 2020-06-16 湖南科技大学 一种气压作用下孔道岩石试件的蠕变试验装置
CN108120644A (zh) * 2017-12-20 2018-06-05 湖南科技大学 一种气压作用下孔道岩石试件的蠕变试验装置与方法
CN108303326A (zh) * 2018-01-26 2018-07-20 西南石油大学 一种岩石真三轴压缩试验装置
CN108387437A (zh) * 2018-01-30 2018-08-10 中山大学 一种非均布柔性压力室
CN108918285A (zh) * 2018-08-30 2018-11-30 番禺珠江钢管（珠海）有限公司 一种管段压溃装置及其试验方法
CN108918285B (zh) * 2018-08-30 2024-03-19 番禺珠江钢管（珠海）有限公司 一种管段压溃装置及其试验方法
CN110095347A (zh) * 2019-05-05 2019-08-06 三峡大学 应变控制式非饱和土三轴拉伸仪
CN110095347B (zh) * 2019-05-05 2022-02-01 三峡大学 应变控制式非饱和土三轴拉伸仪
CN112362487A (zh) * 2020-11-30 2021-02-12 湖北科技学院 一种岩土压缩试验方法
CN112362487B (zh) * 2020-11-30 2023-08-25 湖北科技学院 一种岩土压缩试验方法
CN113686650A (zh) * 2021-08-11 2021-11-23 北京交通大学 用于淤泥原状土的侧向围压加载设备
CN113686650B (zh) * 2021-08-11 2023-12-19 北京交通大学 用于淤泥原状土的侧向围压加载设备
CN113933181A (zh) * 2021-09-03 2022-01-14 中南大学 一种盾构泡沫改良渣土三轴剪切试验装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105954109A (zh) 三轴状态下单元土样的真空固结试验装置
CN105486589B (zh) 三轴状态下单元土样的真空固结试验装置
CN103760320B (zh) 隧道支护条件下膨胀土含水量与膨胀力关系的测试方法
CN107063893B (zh) 温度-吸力-应力耦合多功能直剪单剪测试系统及其操作方法
CN202522465U (zh) 一种多元桩基模拟试验箱
CN105527175A (zh) 一种基于mts电液伺服试验机的土工三轴剪切试验设备
CN103411869A (zh) 一种负压渗透试验装置
RU2009134714A (ru) Способ лабораторного определения прочности и деформируемости материалов под контролируемой трехосной нагрузкой и устройство для его осуществления
CN101509865A (zh) 一种非饱和土水力参数测定装置及测定方法
CN105738220B (zh) 考虑土体影响的管片弹性密封垫水密性试验方法
CN203643442U (zh) 多功能降雨滑坡室内试验装置
CN102323150A (zh) 在断层作用下斜坡体稳定性模拟试验装置及其方法
CN109870364A (zh) 应力与渗流耦合作用下岩土体的试验装置及方法
CN104226383B (zh) 带震摇模拟低气压低氧恶劣环境实验装置
CN211148301U (zh) 一种三轴试验土单元中心位置孔隙水压力测试系统
CN105699202B (zh) 一种测量岩体力学参数的液压装置
CN108732061A (zh) 一种页岩气产出气中解吸气及游离气识别方法
CN101982753B (zh) 一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置
CN201724733U (zh) 三轴仪剪切波速检测装置
CN112198080B (zh) 考虑动载和侧限的快速测量土水特征曲线的装置及方法
CN203241324U (zh) 一种页岩气体渗透率测定仪
CN112781976A (zh) 具有渗流压力控制的粗粒土大型三轴试验仪
CN209656456U (zh) 应力与渗流耦合作用下岩土体的试验装置
CN113624654A (zh) 岩石孔隙度测量装置及方法
CN214750280U (zh) 一种新型环境模拟固结仪

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160921