CN113109231A - 一种用于大型渗透试验的测压延伸管及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于试验检测技术领域，具体提供了一种用于大型渗透试验的测压延伸管及其操作方法，包括外过滤网、填充料、内过滤网、刚性延伸管、柔性延伸管、控制阀、测压传感器，渗透仪箱壁的内壁自左向右依次连接柔性延伸管、刚性延伸管和内过滤网，刚性延伸管右端连接外过滤网且外过滤网位于内过滤网的右外侧，内过滤网和外过滤网之间填充填充料，控制阀分别连接柔性延伸管和测压传感器且控制阀位于渗透仪箱壁的外壁上，测压传感器连通柔性延伸管，本发明有效的测量渗透试验过程中试样内部的水压，有效降低传统测量时渗透仪边壁绕流对水压的干扰，解决了现有技术中测量数据受接触面缝隙和边壁绕流干扰的问题，提高了测量数据的准确度。
Description
技术领域
本发明属于试验检测技术领域，具体涉及一种用于大型渗透试验的测压延伸管及其操作方法。
背景技术
大型渗透试验是确定土的渗透性最直接，最可靠的方法之一。在渗透试验中，精准测量不同试样断面的水压值尤为重要，如果所测位置的干扰因素过多，试验采集的数据则容易受到影响而产生偏差。传统测量方式仅测量渗透仪侧壁与试样接触面的水压值，通常该界面处由于两种材质性质不同，接触面易形成缝隙，且存在边壁绕流等干扰因素，影响了测量结果的准确性。采用此发明测压延伸管可测量渗透试验试样内部的水压，有效的解决上述问题，提高了测量结果的准确度。
发明内容
本发明提供的一种用于大型渗透试验的测压延伸管及其操作方法目的是克服了现有技术中测量数据受接触面缝隙和边壁绕流干扰，降低了测量数据准确度的问题。
为此，本发明提供了一种用于大型渗透试验的测压延伸管，包括外过滤网、填充料、内过滤网、刚性延伸管、柔性延伸管、控制阀、测压传感器，渗透仪箱壁的内壁自左向右依次连接柔性延伸管、刚性延伸管和内过滤网，刚性延伸管右端连接外过滤网且外过滤网位于内过滤网的右外侧，内过滤网和外过滤网之间填充填充料，控制阀分别连接柔性延伸管和测压传感器且控制阀位于渗透仪箱壁的外壁上，测压传感器连通柔性延伸管。
所述外过滤网的形状为球状，内过滤网的形状为半球状。
所述填充料为细砾石。
所述刚性延伸管采用中空的304材质钢圆形管。
所述刚性延伸管的外壁上套接有环形钢片。
所述柔性延伸管采用耐压钢丝编织橡胶软管。
所述刚性延伸管和柔性延伸管的外壁均涂有聚氨酯弹性材料。
所述控制阀包括开关阀和排气阀，开关阀和排气阀均连接在渗透仪箱壁的外壁上且开关阀和排气阀均连通柔性延伸管，排气阀的位置高于开关阀，测压传感器连接开关阀。
所述刚性延伸管的数量为多个，多个刚性延伸管依次连接。
一种用于大型渗透试验的测压延伸管的操作方法，包括如下步骤：
1)组合测压延伸管；包括如下步骤：首先，在刚性延伸管的外壁上套接环形钢片；接着，在刚性延伸管的外壁和柔性延伸管的外壁上均涂抹聚氨酯弹性材料；然后柔性延伸管右连接刚性延伸管；最后，刚性延伸管右端由内向外依次连接内过滤网和外过滤网，内过滤网和外过滤网之间填充填充料；
2)当渗透仪内的试样填筑高度接近测点处时，柔性延伸管左端连接渗透仪箱壁内壁测点处；
3)试验开始后，打开排气阀排除柔性延伸管、刚性延伸管和填充料中的空气，直至排气阀无气泡排除时，关闭排气阀；
4)打开开关阀，由测压传感器测量试样内部的水压，完成测压试验。
本发明的有益效果：本发明提供的这种用于大型渗透试验的测压延伸管及其操作方法，采用柔性延伸管有利于延伸管(刚性延伸管和柔性延伸管)随着试样制备振动过程中试样产生的位移进行补偿移动，防止延伸管破坏以及试样下沉后延伸管下部产生空隙；通过在刚性延伸管的外壁上套接有环形钢片，有效阻断试样沿刚性延伸管和柔性延伸管外壁形成的空隙通道；通过在刚性延伸管和柔性延伸管的外壁均涂抹遇水膨胀聚氨酯材料，确保试样和延伸管外表面紧密接触，有效降低刚性延伸管和柔性延伸管外壁与试样之间的缝隙和绕流，提高了测试精度，提升试验成功率；试验操作时，当渗透仪内的试样填筑高度接近测点处时，柔性延伸管左端连接渗透仪箱壁内壁测点处，试验开始后，打开排气阀排除柔性延伸管、刚性延伸管和填充料中的空气，直至排气阀无气泡排除时，关闭排气阀，打开开关阀，由测压传感器测量试样内部的水压，完成测压试验；可测量渗透试验试样内部的水压，解决了现有技术中测量数据受接触面缝隙和边壁绕流干扰的问题，提高了测量结果的准确度。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是用于大型渗透试验的测压延伸管的结构主视图；
图2是图1中A剖面线局部放大图。
附图标记说明：1、外过滤网；2、填充料；3、内过滤网；4、环形钢片；5、刚性延伸管；6、柔性延伸管；7、螺母；8、排气阀；9、开关阀；10、渗透仪箱壁；11、聚氨酯弹性材料。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，一种用于大型渗透试验的测压延伸管，包括外过滤网1、填充料2、内过滤网3、刚性延伸管5、柔性延伸管6、控制阀、测压传感器，渗透仪箱壁10的内壁自左向右依次连接柔性延伸管6、刚性延伸管5和内过滤网3，刚性延伸管5右端连接外过滤网1且外过滤网1位于内过滤网3的右外侧，内过滤网3和外过滤网1之间填充填充料2，控制阀分别连接柔性延伸管6和测压传感器且控制阀位于渗透仪箱壁10的外壁上，测压传感器连通柔性延伸管6。
通过在刚性延伸管5右端设置内过滤网3和外过滤网1且内过滤网3和外过滤网1之间填充填充料2，试验时，试样的杂质经过滤后进入刚性延伸管5和柔性延伸管6，限制泥沙进入，防止试验杂质在刚性延伸管5和柔性延伸管6内沉积并堵塞刚性延伸管5和柔性延伸管6，保护实验装置；采用柔性延伸管6有利于延伸管(刚性延伸管和柔性延伸管)随着试样制备振动过程中试样产生的位移进行补偿移动，防止延伸管破坏以及试样下沉后延伸管下部产生空隙；所述测压传感器的感应端位于控制阀的左端口，测压传感器连通柔性延伸管6，方便控制阀分别控制柔性延伸管6和测压传感器，便于测压传感器测量试样内部的水压；该种用于大型渗透试验的测压延伸管结构简单、使用便捷、可重复使用。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述外过滤网1的形状为球状，内过滤网3的形状为半球状。该形状的外过滤网1和内过滤网3在过滤试样时，减小杂质与滤网(外过滤网和内过滤网)的接触面积，避免杂质在滤网上沉积，堵塞滤网，影响过滤效果。
进一步的，所述外滤网为直径2.0-4.0cm的球状结构，内滤网为直径1.0-2.0cm的半球形；优选外滤网为直径3.0cm的球状结构，内滤网为直径2.0cm的半球形；该尺寸的滤网相比其他尺寸的滤网过滤效果更好。
进一步的，所述填充料2为细砾石。细砾石有利于渗流试样时水的汇集和渗流通过，降低细砾石对试验本身的干扰；同时有利于过滤试样中的微小颗粒进入延伸管堵塞延伸管，影响测量。
进一步的，所述细砾石的粒径2mm～5mm，不均匀系数小于2；在保证细砾石不从滤网中跑出的前提下，该规格的细砾石过滤效果最好。
实施例3：
在实施例2的基础上，所述刚性延伸管5采用中空的304材质钢圆形管。它的抗拉强度比一般的不锈钢材料更好，甚至达到了520MPa的效果，由于它强度大，当延伸管埋在试样中，后期面对振动击实时，能保障延伸管不变形，安全性高，因为它本身的密度为7.93，所以在使用的时候能够很好的适应外界的环境，且不容易出现生锈的情况。
如图2所示，进一步的，所述刚性延伸管5的外壁上套接有环形钢片4。环形钢片4能有效阻断刚性延伸管5外壁与试样间的孔隙通道。
进一步的，所述刚性延伸管5采用直径为2.0cm，壁厚0.5cm中空的304材质钢圆形管；环形钢片4外径为4.0cm，内径2.0cm；实际使用中，刚性延伸管5和环形钢片4的尺寸可根据实际情况进行选择，适应性好。
进一步的，所述环形钢片4环形焊接在刚性延伸管5的外壁上。焊接工艺简单，连接紧密稳固，且在连接时，不需要增加额外的连接材料，不需要划线、钻孔、装配等工序，操作简单。
进一步的，所述环形钢片4的数量为多个，多个环形钢片4等间距套接在刚性延伸管5的外壁上；环形钢片4的数量根据需要进行设定，适应性强。
进一步的，所述柔性延伸管6采用耐压钢丝编织橡胶软管。耐压钢丝编织橡胶软管可通过方向角度调整提供延伸管变位需求，耐压钢丝编织橡胶软管承压力高，脉冲性能优越，软管管体结合紧密，使用柔软，在压力下变形小，具有优良的耐曲绕性、耐疲劳性和耐老化性。
进一步的，所述刚性延伸管5和柔性延伸管6的外壁均涂有聚氨酯弹性材料11。聚氨酯弹性材料对刚性延伸管5和柔性延伸管6具有粘结力，饱和试样时聚氨酯弹性材料遇水膨胀，刚性延伸管5和柔性延伸管6与试样接触充分密实能有效降低刚性延伸管5和柔性延伸管6外壁与试样之间的缝隙和绕流，提高了测试精度，提升试验成功率；在2.0MPa的水压条件下，聚氨酯弹性材料与刚性延伸管5和柔性延伸管6之间粘结稳固。
进一步的，所述遇水膨胀聚氨酯材料涂刷厚度为2.5-4mm。优选的，所述遇水膨胀聚氨酯材料涂刷厚度为3mm。遇水膨胀聚氨酯材料涂刷厚度为2.5-4mm时，最大化降低刚性延伸管5和柔性延伸管6外壁与试样之间的缝隙和绕流，测试精度更高，试验成功率最大。
进一步的，所述遇水膨胀聚氨酯材料在涂刷时，需逐层涂刷，待前一涂层面干了后再涂刷下一层。该方式涂刷的遇水膨胀聚氨酯材料粘结稳固性优于一次性涂刷即可完成的方式。
进一步的，所述控制阀包括开关阀9和排气阀8，开关阀9和排气阀8均连接在渗透仪箱壁10的外壁上且开关阀9和排气阀8均连通柔性延伸管6，排气阀8的位置高于开关阀9，测压传感器连接开关阀9。所述开关阀9用于控制测压传感器的开启和关闭，排气阀8用于排出柔性延伸管6、刚性延伸管5和填充料2中的空气，提高测量精度。开关阀9和排气阀8均位于渗透仪箱壁10外壁的测点处。排气阀8的位置高于开关阀9，即排气阀8处的内腔高度高于开关阀9阀门的腔体，结合气体向上移动的特性，该结构有利于排空延伸管和填充料的空气，排气效果更好。
进一步的，所述控制阀通过三通阀连接柔性延伸管6，三通阀连接渗透仪箱壁10的外壁；此种连接方式简单，安装拆卸方便，不需要额外打孔和增加配件。
进一步的，所述刚性延伸管5的数量为多个，多个刚性延伸管5依次连接。根据试验所需调整刚性延伸管5数量，多个刚性延伸管5通过螺纹连接。螺纹连接为可拆卸连接，安装拆卸方便，易于操作。单个刚性延伸管5的长度为15cm，实际使用中，长度可根据所需进行调整。
进一步的，所述刚性延伸管5和柔性延伸管6通过螺纹连接，柔性延伸管6和渗透仪箱壁10的内壁通过螺母7螺纹连接；该连接为可拆卸连接，安装拆卸方便，易于操作。
实施例4：
在实施例3的基础上，一种用于大型渗透试验的测压延伸管的操作方法，包括如下步骤：
1)组合测压延伸管；包括如下步骤：首先，在刚性延伸管5的外壁上套接环形钢片4；接着，在刚性延伸管5的外壁和柔性延伸管6的外壁上均涂抹聚氨酯弹性材料11；然后柔性延伸管6右连接刚性延伸管5；最后，刚性延伸管5右端由内向外依次连接内过滤网3和外过滤网1，内过滤网3和外过滤网1之间填充填充料2；
2)当渗透仪内的试样填筑高度接近测点处时，柔性延伸管6左端连接渗透仪箱壁10内壁测点处；
3)试验开始后，打开排气阀8排除柔性延伸管6、刚性延伸管5和填充料2中的空气，直至排气阀8无气泡排除时，关闭排气阀8；
4)打开开关阀9，由测压传感器测量试样内部的水压，完成测压试验。
本发明能有效的测量渗透试验过程中试样内部的水压，有效降低传统测量时渗透仪边壁绕流对水压的干扰，提高了测量数据的准确度。
进一步的，柔性延伸管6左端连接渗透仪箱壁10内壁测点处时，柔性延伸管6和刚性延伸管5向上倾斜；避免延伸管阻碍试样击实时的颗粒移动，保证延伸管周围试样密实，减少沙子沉降。
试验完成后，拆卸该大型渗透试验的测压延伸管，打开外过滤网1，清洗填充料2，以备下次使用；结构简单，操作便捷，且能重复使用。
本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于大型渗透试验的测压延伸管，其特征在于：包括外过滤网(1)、填充料(2)、内过滤网(3)、刚性延伸管(5)、柔性延伸管(6)、控制阀、测压传感器，渗透仪箱壁(10)的内壁自左向右依次连接柔性延伸管(6)、刚性延伸管(5)和内过滤网(3)，刚性延伸管(5)右端连接外过滤网(1)且外过滤网(1)位于内过滤网(3)的右外侧，内过滤网(3)和外过滤网(1)之间填充填充料(2)，控制阀分别连接柔性延伸管(6)和测压传感器且控制阀位于渗透仪箱壁(10)的外壁上，测压传感器连通柔性延伸管(6)。
2.如权利要求1所述的用于大型渗透试验的测压延伸管，其特征在于：所述外过滤网(1)的形状为球状，内过滤网(3)的形状为半球状。
3.如权利要求1所述的用于大型渗透试验的测压延伸管，其特征在于：所述填充料(2)为细砾石。
4.如权利要求1所述的用于大型渗透试验的测压延伸管，其特征在于：所述刚性延伸管(5)采用中空的304材质钢圆形管。
5.如权利要求1所述的用于大型渗透试验的测压延伸管，其特征在于：所述刚性延伸管(5)的外壁上套接有环形钢片(4)。
6.如权利要求1所述的用于大型渗透试验的测压延伸管，其特征在于：所述柔性延伸管(6)采用耐压钢丝编织橡胶软管。
7.如权利要求1所述的用于大型渗透试验的测压延伸管，其特征在于：所述刚性延伸管(5)和柔性延伸管(6)的外壁均涂有聚氨酯弹性材料(11)。
8.如权利要求1所述的用于大型渗透试验的测压延伸管，其特征在于：所述控制阀包括开关阀(9)和排气阀(8)，开关阀(9)和排气阀(8)均连接在渗透仪箱壁(10)的外壁上且开关阀(9)和排气阀(8)均连通柔性延伸管(6)，排气阀(8)的位置高于开关阀(9)，测压传感器连接开关阀(9)。
9.如权利要求5所述的用于大型渗透试验的测压延伸管，其特征在于：所述刚性延伸管(5)的数量为多个，多个刚性延伸管(5)依次连接。
10.一种用于大型渗透试验的测压延伸管的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)组合测压延伸管；包括如下步骤：首先，在刚性延伸管(5)的外壁上套接环形钢片(4)；接着，在刚性延伸管(5)的外壁和柔性延伸管(6)的外壁上均涂抹聚氨酯弹性材料(11)；然后柔性延伸管(6)右连接刚性延伸管(5)；最后，刚性延伸管(5)右端由内向外依次连接内过滤网(3)和外过滤网(1)，内过滤网(3)和外过滤网(1)之间填充填充料(2)；
2)当渗透仪内的试样填筑高度接近测点处时，柔性延伸管(6)左端连接渗透仪箱壁(10)内壁测点处；
3)试验开始后，打开排气阀(8)排除柔性延伸管(6)、刚性延伸管(5)和填充料(2)中的空气，直至排气阀(8)无气泡排除时，关闭排气阀(8)；
4)打开开关阀(9)，由测压传感器测量试样内部的水压，完成测压试验。
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