CN111042097A - 一种用于乳胶膜开孔后的密封装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于乳胶膜开孔后的密封装置，包括乳胶膜，还包括密封装置本体，所述乳胶膜上开设有开孔，密封装置本体通过密封方式设置于乳胶膜上的开孔处，所述密封装置本体包括密封件底座、第一密封圈、第二密封圈、密封件顶帽、导管以及垫片，所述密封件底座上设有螺栓，密封件底座和螺栓上开设有导管通孔，该导管通孔沿螺栓轴线方向贯穿密封件底座和螺栓，密封件底座上的螺栓穿过乳胶膜上的开孔，开孔的孔径小于或者等于螺栓的外径，第一密封圈套于螺栓上，导管穿过导管通孔，第二密封圈套于导管上，密封件顶帽套于螺栓上。通过导管引出试样内部孔隙水的方法，利用试样外部的孔隙水压力传感器捕获土体内部的孔隙水压力信息。

Description

一种用于乳胶膜开孔后的密封装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种密封装置，特别是一种用于柔性壁仪器的密封装置。

背景技术

在渗流作用下，土体中的细颗粒在粗颗粒之间形成的孔隙间发生流失，称为土体的渗蚀现象。由于渗蚀会对土体的渗透系数、变形以及强度产生显著影响，因此渗蚀已经被确认为是造成大坝以及边坡失稳的原因之一。土体的渗蚀不仅与土体自身的颗粒级配有关，还与土体所受的应力作用以及水力作用有关。获取土体在不同应力场以及渗流场耦合作用下的内部土体孔隙水压力信息，将有利于提高对于土体在渗流作用下的渗蚀表现发展过程的认识，同时为土体的渗流分析以及边坡稳定性分析提供关键参数。

用于研究土体渗蚀表现的装置类型可分为两种：刚性壁仪器以及柔性壁仪器。刚性壁仪器虽然能按照需求加设不同位置处的孔隙水压力传感器，但是边壁效应会对试验结果带来显著影响；柔性壁装置以改装后的三轴装置为主，通过施加围压的方法，以保证乳胶膜与土样周边部分的贴合，进而消除边壁效应的影响。但由于通过乳胶膜实现试样的包裹，如若在局部位置处加设孔隙水压力传感器则会存在以下技术缺陷：

若传感器预先放入指定位置，例如传感器在压土之前放入土中，土体的压实力会损坏精密的测量仪器；

现有的孔隙水压力传感器尺寸相较于一般三轴渗透装置试样来说偏大，同时传感器相较于土体来说刚性较大，因此若直接将传感器埋设在试样内部，则会干扰土体的变形；

采用环氧树脂进行传感器以及乳胶膜之间密封时，若施加的应力条件较高，土体在发生较大变形时开孔处附近的胶体易脱落，进而产生泄漏，同时乳胶膜也容易在开孔处附近发生破损，使得乳胶膜的重复利用率低。

因此，有必要提供一种简单易行，能够承受大变形以及乳胶膜利用率较高的三轴渗透仪的乳胶膜密封装置以及密封方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：根据现有技术的不足，提供一种用于柔性壁仪器的密封装置，通过该密封装置方便对柔性壁仪器的土样进行局部孔隙水压力数据的采集。

解决上述技术问题的技术方案是：一种用于乳胶膜开孔后的密封装置，包括乳胶膜，还包括密封装置本体，所述乳胶膜上开设有开孔，密封装置本体通过密封方式设置于乳胶膜上的开孔处，所述密封装置本体包括密封件底座、第一密封圈、第二密封圈、密封件顶帽、导管以及垫片，所述密封件底座上设有螺栓，密封件底座和螺栓上开设有导管通孔，该导管通孔沿螺栓轴线方向贯穿密封件底座和螺栓，密封件底座上的螺栓穿过乳胶膜上的开孔，开孔的孔径小于或者等于螺栓的外径，第一密封圈套于螺栓上，导管穿过导管通孔，第二密封圈套于导管上，密封件顶帽套于螺栓上。

本发明的进一步技术方案是：垫片包括第一垫片和第二垫片，所述第一垫片套于螺栓上并位于密封件底座与乳胶膜之间，第二垫片套于螺栓上并位于第一密封圈与密封件顶帽之间。

一种用于乳胶膜开孔后的密封装置的使用方法为：先将第一垫片套于密封件底座的螺栓上，然后将螺栓穿过乳胶膜上的开孔，再将第一密封圈套于螺栓上，接着将第二垫片套于螺栓上，然后将导管穿过密封件底座上的导管通孔，再将第二密封圈套在导管上，最后将密封件顶帽套到螺栓上并固定住，即为在乳胶膜的开孔上安装了密封装置本体，然后将安装好密封装置本体的乳胶膜用于需要使用乳胶膜的设备处。

所述开孔数量为1-5个，每个开孔对应装有密封装置本体。

由于采用上述技术方案，本发明之一种用于乳胶膜开孔后的密封装置，具有以下有益效果：

本发明通过对于乳胶膜的开孔处进行密闭，同时通过导管引出试样内部孔隙水的方法，利用试样外部的孔隙水压力传感器捕获土体内部的孔隙水压力信息，减少传感器对于试样在试验过程中变形的干扰，可以大幅提高试验成功率。且本发明提供的密封方法简单易行，密封装置可承受较大压力以及变形，密封方式成功率和重复率高。

下面，结合说明书附图和具体实施例对本发明之一种用于乳胶膜开孔后的密封装置的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本发明之一种用于乳胶膜开孔后的密封装置的结构示意图。

图2：密封件底座的结构示意图。

在上述附图中，各标号说明如下：

1-密封件底座，11-螺栓，2-第一垫片，3-乳胶膜，4-第一密封圈，5-密封件顶帽，6-第二密封圈，7-导管，8-第二垫片。

具体实施方式

一种用于乳胶膜开孔后的密封装置，包括乳胶膜，还包括密封装置本体，所述乳胶膜上开设有开孔（孔洞），密封装置本体通过密封方式设置于乳胶膜上的开孔处，所述密封装置本体包括密封件底座、第一密封圈、第二密封圈、密封件顶帽、导管和垫片。垫片包括第一垫片和第二垫片。所述密封件底座上设有螺栓，密封件底座和螺栓上开设有导管通孔，导管通孔的孔径等于或者略大于导管的外径，导管通孔的大小为刚好能供导管穿过，该导管通孔沿螺栓轴线方向贯穿密封件底座和螺栓，预先将第一垫片套在密封件底座的螺栓上，随后密封件底座上的螺栓穿过乳胶膜上的开孔，开孔的孔径小于或者等于螺栓的外径，第一垫片位于乳胶膜的左侧，第一密封圈套于螺栓上并与乳胶膜接触，第一密封圈用于密封乳胶膜与螺栓之间的空隙，第一密封圈位于乳胶膜的右侧。导管穿过导管通孔，第二密封圈套于导管上并与螺栓端部接触，第二密封圈用于密封螺栓与导管之间的空隙，密封件顶帽上开设有导管通孔，密封件顶帽上导管通孔的大小为刚好可以供导管穿过，即密封件顶帽上导管通孔的孔径等于导管的外径，密封件顶帽套于螺栓上，螺栓外壁上设有螺纹，密封件顶帽上设有与螺栓相对应的螺纹，密封件顶帽通过螺纹连接套在螺栓上，密封件顶帽的大小为刚好可以将螺栓套住，并能将第一密封圈、第二密封圈固定住。所述第一垫片套于螺栓上并位于密封件底座与乳胶膜之间，即位于乳胶膜内侧端面处（参见图1，乳胶膜左侧为内侧，乳胶膜右侧为外侧，使用时乳胶膜是覆盖在现有设备中的土样上，通过乳胶膜对土样进行密封，与土样接触的一侧为乳胶膜内侧，未与土样接触的一次为乳胶膜外侧），第二垫片套于螺栓上并位于第一密封圈与密封件顶帽之间。所述开孔数量可为多个，每个开孔对应装有密封装置本体，开孔开设位置可根据需要进行分布，例如开孔数量为1-5个。

一种用于乳胶膜开孔后的密封装置的使用方法为：先将第一垫片套于密封件底座的螺栓上，并移动至密封件底座处，然后将螺栓穿过乳胶膜上的开孔，再将第一密封圈套于螺栓上，接着将第二垫片套于螺栓上，然后将导管穿过密封件底座上的导管通孔，再将第二密封圈套在导管上，最后将密封件顶帽套到螺栓上并固定住，即为在乳胶膜的开孔上安装了密封装置本体，然后将安装好密封装置本体的乳胶膜用于需要使用乳胶膜的设备处，导管与现有的取样设备连接，方便直接通过导管进行数据的采集。

具体实施例：一种用于开孔后的乳胶膜上的密封装置，包括密封件底座、垫片、密封圈、导管、乳胶膜以及密封件顶帽。所述密封件底座与密封件顶帽连接，所述乳胶膜夹设于密封件底座和密封件顶帽之间，所述密封件底座位于乳胶膜内侧，密封件顶帽位于所述乳胶膜外侧，所述密封件底座设有内孔（导管通孔），所述导管设置在所述密封件底座内孔中，一块垫片设置在密封件底座以及乳胶膜内侧之间，一个密封圈以及另一块垫片设置在乳胶膜外侧以及密封件顶帽之间，所述密封件顶帽设有管线孔（导管通孔），所述导管依次穿过所述密封件底座的内孔、乳胶膜上的开孔以及密封件顶帽管线孔而露于密封件顶帽的外侧，所述导管上套设有另一个密封圈，该密封圈夹设于密封件底座的外侧面和密封件顶帽的内侧面之间。

一种乳胶膜开孔后的密封方法（即密封装置的使用方法），包括以下步骤：先在所述乳胶膜上开1-2 mm孔洞，然后将垫片加设在密封件底座的螺栓上，随后将密封件底座上的螺栓从乳胶膜的孔洞上穿过；将密封圈从乳胶膜外侧套入密封件底座的螺栓上，并保证乳胶膜夹在螺栓外侧和密封圈内侧之间，再将垫片加设到乳胶膜外侧的密封件底座的螺栓上；将导管穿过乳胶膜孔洞以及密封件底座内孔，随后在导管上套设密封圈，所述密封圈夹设在密封件底座螺栓外侧以及密封件顶帽内侧，将密封件顶帽与密封件底座进行密封对接。

如图1所示，一种用于乳胶膜开孔后的密封装置，包括密封件底座1、乳胶膜3、密封件顶帽5和导管7，所述密封件底座1以及密封件顶帽5构成密封装置本体，所述密封件底座1与密封件顶帽5连接，所述乳胶膜3夹设于密封件底座1和密封件顶帽5之间，密封件底座1置于乳胶膜3的内侧，密封件顶帽5置于乳胶膜3的外侧，所述密封件底座1设有内孔，所述导管7设置在密封件底座1内孔中，所述密封件顶帽5上设有管线孔，所述导管7一端穿过密封件顶帽5的管线孔而露于密封件顶帽5的外侧，导管7上套设有第二密封圈6，第二密封圈6夹设于所述导线7外侧面和密封件顶帽5的内侧面之间。所述垫片2夹设于密封件底座1以及乳胶膜3之间。在乳胶膜3以及密封件顶帽5之间加设有第一密封圈4以及垫片8，第一密封圈4以及垫片8套设在密封件底座1的螺栓上。所述密封件底座1包括底座部分以及螺栓部分，所述密封件底座1的底座部分位于乳胶膜3的内侧，所述密封件底座1的螺栓部分位于乳胶膜3的外侧。所述密封件底座1的螺栓端部以及密封件顶帽5内侧之间夹设有第二密封圈6。

一种用于乳胶膜开孔后的密封装置的组装方法，包括以下步骤：

A. 在乳胶膜3的目标位置处开设直径为1-2 mm孔洞；

B.将垫片2套设在密封件底座1上，随后将密封件底座1安设在乳胶膜3的内侧，让密封件底座1的螺栓穿孔乳胶膜3上的孔洞；

C.在乳胶膜3外侧处，将第一密封圈4套设在密封件底座1的螺栓上,保证有乳胶膜夹设在第一密封圈4以及密封件底座1的螺栓上，随后加入第二垫片8；

D.将导管7穿过密封件底座1的内孔，同时在乳胶膜3外侧的导管部分套设第二密封圈6；

E.将乳胶膜3外侧的导管7穿过密封件顶帽5上的管孔，最后露于密封件顶帽5的外侧，将密封件顶帽5与密封件底座1密封对接，将第二密封圈6夹设于导管7的外侧面和密封件顶帽5的内侧面之间。

所述导管7的内径为6-8 mm，作为优选方式，该厚度为6mm。所述密封件顶帽的厚度为3 mm-4 mm，作为优选方式，该厚度为3mm。密封件底座1与垫片2的搭接长度为2mm-3 mm，作为优选方式，该搭接长度为3mm。垫片2的内径为10 mm-12 mm，作为优选方式，该内径为10mm。所述密封件底座1以及密封件顶帽5管线孔内径一般为8 mm-10 mm。该内径具体数值由导管7确定，一般比导管7的外径大1mm-2 mm。

在土样发生变形的情况下，通过环氧树脂进行乳胶膜开孔的封闭效果不佳。因此，本发明通过挤压第一密封圈2的方法，实现了对于乳胶膜开孔的密封，以此增加乳胶膜的重复使用率。

导管7选用为硅胶管，通过导管可以将土样中的孔隙水导入到试样外部的孔隙水压力传感器中，由于导管存在一定柔性，因此减少了对于试样变形的干扰。第一密封圈4套装于密封件底座1的螺栓部分外面，且位于所述乳胶膜3以及垫片8之间，紧密贴合；第二密封圈6套装于导管7外侧，且位于密封件底座1螺栓部分端部，第二密封圈6与所述密封件底座1螺栓部分端部以及密封件顶帽5内侧紧密贴合。第一密封圈2，第二密封圈8为橡胶或尼龙或聚四乙烯或特氟龙或石灰岩制成。

本发明提供一种乳胶膜开孔后的密封装置及组装方法，该方法不仅通过挤压法实现对于乳胶膜开孔处的密闭，同时通过导管引出试样内部孔隙水的方法，利用试样外部的孔隙水压力传感器捕获土体内部的孔隙水压力信息，减少对于试样在试验过程中变形的干扰，可以大幅提高试验成功率。且本实施例提供的密封方法简单易行，密封装置可承受较大压力以及变形，且密封方式成功率和重复率高。

本发明提供的一种用于乳胶膜开孔后的密封装置通过三轴仪进行验证，对三轴腔体内灌满无气水，待腔体内充满无气水后，通过压力/体积控制器施加20 kPa的围压，观察压力/体积控制器中体积的示数变化。本测试试验进行48小时，期间在试验进行2小时后，压力/体积控制器的示数变化为5 mm3/h，最后示数保持稳定，同时并无水分从土体内部流出，土体固结完成后孔隙水压力示数保持稳定，说明本发明提供的乳胶膜开孔后的密封装置的密封效果良好。

Claims (4)

1.一种用于乳胶膜开孔后的密封装置，包括乳胶膜，其特征在于：还包括密封装置本体，所述乳胶膜上开设有开孔，密封装置本体通过密封方式设置于乳胶膜上的开孔处，所述密封装置本体包括密封件底座、第一密封圈、第二密封圈、密封件顶帽、导管以及垫片，所述密封件底座上设有螺栓，密封件底座和螺栓上开设有导管通孔，该导管通孔沿螺栓轴线方向贯穿密封件底座和螺栓，密封件底座上的螺栓穿过乳胶膜上的开孔，开孔的孔径小于或者等于螺栓的外径，第一密封圈套于螺栓上，导管穿过导管通孔，第二密封圈套于导管上，密封件顶帽套于螺栓上。

2.根据权利要求1所述的一种用于乳胶膜开孔后的密封装置，其特征在于：垫片包括第一垫片和第二垫片，所述第一垫片套于螺栓上并位于密封件底座与乳胶膜之间，第二垫片套于螺栓上并位于第一密封圈与密封件顶帽之间。

3.根据权利要求2所述的一种用于乳胶膜开孔后的密封装置，其特征在于：密封装置的使用方法为：先将第一垫片套于密封件底座的螺栓上，然后将螺栓穿过乳胶膜上的开孔，再将第一密封圈套于螺栓上，接着将第二垫片套于螺栓上，然后将导管穿过密封件底座上的导管通孔，再将第二密封圈套在导管上，最后将密封件顶帽套到螺栓上并固定住，即为在乳胶膜的开孔上安装了密封装置本体，然后将安装好密封装置本体的乳胶膜用于需要使用乳胶膜的设备处。

4.根据权利要求3所述的一种用于乳胶膜开孔后的密封装置，其特征在于：所述开孔数量为1-5个，每个开孔对应装有密封装置本体。

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