CN1119276A - 真空压缩仪及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明属真空压缩法加固地基的实验设备及实验方法。为解决与真空预压法加固软基技术相一致的实验仪器和实验方法的空缺问题特提出本方案。该真空实验仪是由实验台座、容器底座、环刀、透水石、活塞板、密封膜、加载横梁、支架、变形传感器及抽真空系统所组成，它用环刀切取土样。将真空负压传至土样两端面，它可一次真空加载到位，直接观察其变形情况，它可以将真空加压与实体荷载加压叠加进行。它具有与真空预压法应力条件基本相同、数据真实可靠、节约时间、成本低的特点。

Description

真空压缩仪及实验方法

本发明属于真空压缩法加固地基的实验设备，它具体涉及该仪器的结构及其具体的操作方法。

实验室内在实验仪器上对工程中的加工对象作具体的合乎施工条件的实验，以观察其性能参数、变化规律的方法手段是十分重要，为直接观测、研究计算、改进方案、乃至发展新的理论和方法创造了方便条件。在建筑工程中真空予压法加固软基或超软基技术成功后，在国内被大量推广，发展很快。但软基加固设计中的变形计算仍套用已往常规的加荷压缩试验参数，加荷压缩实验符合堆载予压加固的受力条件，与真空予压加固软基的受力条件和软基加固的机理相差很大。因此工程技术的发展就迫切需要有新的实验手段、计算方法出现，但目前国内外在这方面仍无突破性进展。经检索知苏联专利SU842127《在真空条件下处理土样达到表面稳定时对土壤变形模量的测定》，它提供了一种取出土样放在密封容器之中抽真空观测计算土样的压缩和变形规律的室内模型试验方法，它是取正方形大型土样放在高度真空中进行观察，此实验中土样与大气相隔绝；它还提供一种挖一坑穴，加盖后抽真空观察土壤膨胀变形情况的现场实验方法。此两种方法都需特殊设备，准备时间长，费用大，但与真空予压加固软基的施工条件相差太大，所测数据对施工设计计算的指导作用距离也很大，并无实用价值。

本发明的目的在于与真空予压加固软基技术相结合提供一种工作环境条件相同的室内实验设备和实验方法，能准确观察在真空压力作用下土样的变形规律、测算出准确有用的技术参数，对确定和修改方案乃至研究发展新的理论有指导意义，以填补该方面实验设备和方法的空白。

按如上构思，本方案所提供的真空压缩仪具体的特征是：它由实验台座、容器底座、环刀、透水石、活塞板、密封膜、橡胶箍筋、支架、变形传感器、真空形成系统所构成，它的实验台座将真空管路接通到台座的上表面，安装变形传感器的支架也固定在实验台座上；容器底座是一厚壁完整的圈状物，它的下端面与实验台座的上表面相吻合，且外表面上有一连续的沟槽；环刀是上端带刀口的连续完整圈状的取土样工具，其下端面与容器底座上的子口相配合；在环刀的上下有两个排水介质透水石，其轮廓形状与环刀的内表面形状相同但尺寸略小；活塞板是一刚性板，其形状和外表尺寸与透水石相同，外表面上有两道沟槽，它将真空管路接通到活塞板的下表面；其密封膜是富有弹性柔韧的薄壁筒状物，它与活塞板的外表面相配合，套过透水石、环刀、并与容器底座的外表成紧配合，用橡胶箍筋勒紧在密封膜外相对于活塞板和容器底座的沟槽处；支架上部装有变形传感器，传感器的中心杆通过球头与活塞板接触，在球头上部的台阶处有一加载横梁；抽真空系统是由射流真空泵或真空泵、真空表、节门、三通接头、联接管所组成，抽真空系统形成的真空度通过联接管传到活塞板的下表面和实验台底座的上表面。

本方案中的容器底座、环刀、透水石及活塞板的外形均为圆形。其透水石是一种刚度好且内部有较大透水微孔的金属颗粒的烧结构物。

本方案所提供的使用该真空压缩仪对土样进行真空压缩实验的方法的特征是：用环刀切取土样，这土样是不被扰动的且是充满环刀内部的，将环刀及土样放在容器底座的内部的透水石上，在土样上放好透水石、活塞板，用密封膜将各部件的外表套紧，并用橡胶箍筋套紧，将变形传感器的球头与活塞板的上表面接触，抽真空一次加载到位，按时间间隔读取真空度数值及变形数据，加以处理后可得出t₉₀渗透系数K，固结系数C_v及固结度Ut与时间t、变形St的关系和任意时间的孔隙比e，压缩系数a_v。

采用本方案能体现如下的优越性：①本方案所提供的真空实验仪及实验方法与本申请人另案提出的《真空预压法加固软基专用的射流真空泵》的环境和条件相一致，都是以抽真空后所造成的大气压差作载荷，所测定的排水固结压缩规律及其它的技术参数真实可靠，室内的实验分析计算与工程的应用相一致，其理论分析对工程实践更具有指导意义；②使用本仪器对土样的90—94KPa荷载可一次施加，不会产生软土被挤出的现象；③本实验方法能一次加载到位能节约大量的时间、周期短便于自动控制；④它可作单面或双面排水的真空压缩实验，还可进行真空压力与实体荷载叠加的压缩特性实验；⑤本压缩仪结构简单，其真空压力源采用本申请人与此同时另案申请的专用射流真空泵，它是用离心泵加射流器代替了常规的真空泵，大大降低了成本且易操作，易保养维修。

图1是本方案真空压缩仪的结构示意图。

下面结合附图说明本方案的实施例。图中的抽真空系统中的真空源为专用的射流真空泵(13)也可使用一般的真空泵，其真空度用真空表(12)表示，经节门(11)、三通和两个真空联接管(10)接到活塞板(4)和实验台座(14)上，台座(14)上面放着容器底座(1)，其内部有透水石(3)，在容器底座上部的子口中放置环刀(2)，其内部有实验土样(15)，土样上放置透水石(3)和活塞板(4)，用密封膜(5)套住各部件并用橡胶箍筋(6)勒紧，实验台座上固定着支架(8)，在支架上装着变形传感器(9)，传感器的中心杆下端有球头与活塞板(4)接触，在中心杆球头上的台阶处装有加载横梁(7)。

工作时用环刀取土，或从钻取的土样中截出，各部件放好并作好密封处理，变形传感器可以是电容式、电感式或电阻式的传感器，从变形量上取出电信号，也可以安装百分表或千分表，能直接读出变形数值，启动射流真空泵并开启节门，真空度从上、下两面传到土样上，土样中的水份和气体均被吸出，土质颗粒在真空度和大气压差的作用下更加密集，在变形传感器上可以读出变形数据。在需要时本仪器还可进行真空加载和实体加载叠加进行。加载过程开始要从土样中排出一定量的水和气，所以真空度数据值是逐渐上升。实验开始，按规定的时间记录真空度值和变形值，观察24小时，将所得数据再进行处理。

Claims (4)

1、一种真空压缩仪，其特征是它由实验台座(14)、容器底座(1)、环刀(2)、透水石(3)、活塞板(4)、密封膜(5)、橡胶箍筋(6)加载横梁(7)、支架(8)、变形传感器(9)、抽真空系统所组成，实验台座(14)将真空管路(10)接入通到台座上表面，安装变形传感器(9)的支架(8)也固定在实验台座(14)上；容器底座(1)与实验台座(14)上表面相吻合，环刀(2)是上端带刀口的取土样工具，其下端与容器底座(1)的子口相配合，在环刀(2)的上、下有两个透水石(3)，其轮廓形状与环刀的内表面形状相同，但尺寸略小，活塞板(4)是一刚性板，形状和外表尺寸与透水石相同，外表面上有两道沟槽，它将真空管路(10)接通到活塞板的下表面；其密封膜(5)是富于弹性的柔韧的薄壁筒状物，它与活塞板的外表面相配合，套过透水石、环刀、并与容器底座配合，用橡胶箍筋(6)勒紧在密封膜外相对于活塞板和容器底座的沟槽处；支架(8)上部装有变形传感器(9)，传感器的中心杆通过球头与活塞板(4)接触，在球头上部的台阶处还有一加载横梁(7)；抽真空系统包括有射流真空泵(13)、真空表(12)、节门(11)、三通接头、联接管(10)所组成，真空系统形成的真空度通过两联接管(10)传到活塞板的下表面和实验台座的上表面

2、按照权利要求1所述的真空压缩仪，其特征是容器底座(1)、环刀(2)、透水石(3)及活塞板(4)的外形均为圆形。

3、按照权利要求1所述的真空压缩仪，其特征是它的透水石(3)是一种刚度好且有较大透水微孔的金属颗粒的烧结物。

4、一种使用真空压缩仪对土样进行真空压缩实验的方法，其特征是用环刀(2)的刀口切取出不被扰动的充满环刀内部的土样，放在容器底座(1)内部的透水石(3)上，在土样上放好透水石(3)、活塞板(4)，用密封膜(5)将各部件的外表套紧并用橡胶箍筋(6)套紧，将变形传感器(9)的圆球头与活塞板(4)上表面接触，抽真空一次加载到位，按时间间隔读取真空度数值及变形数据，加以处理可得出t₉₀渗透系数K，固结系数C_v及固结度Ut与时间t、变形S_t的关系，任意时间的孔隙比e，压缩系数a_v。