CN117388464A - 一种土水特征曲线压力板仪及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于水特征曲线试验设备领域，具体涉及一种土水特征曲线压力板仪及其工作方法。包括压力室，压力室连接吸力控制系统，压力室置于轴向加压部件上，压力室内设有储水腔，储水腔用于收集试样内渗出的水分。储水腔连接气泡冲刷系统，气泡冲刷系统用于监测试样的吸水和排水情况。储水腔上布置有陶土板，陶土板的上方布置有压块，压块用于配合轴向加压部件对试样施加轴向压力。压块上设有轴向LVDT，压力室内布置有若干横向LVDT，横向LVDT用于获取试样的横向位移变化数据，轴向LVDT用于获取试样的轴向位移变化数据，进而得到试样在实验中的整体体积变化和试样的水分变化量，增强了实验结果的精确度。

Description

一种土水特征曲线压力板仪及其工作方法

技术领域

本发明属于岩土工程和地质工程试验设备领域，具体涉及一种土水特征曲线压力板仪及其工作方法。

背景技术

土体的基质势即基质吸力与饱和度或者体积含水量具有一定的关系，二者的关系称为土的持水曲线。其主要是基质吸力和饱和度或体积含水量之间的关系曲线。非饱和土的性质对工程建设以及干旱半和干旱地区岩土工程实践具有重要意义。理解土体的持水特性是分析土体水分渗流、土体水分变化、非饱和土的抗剪性和变形行为的基础。因此，土体的持水曲线在非饱和土种占据着重要的作用，目前测量土体在较低吸力下的持水曲线的实验主要是运用轴平移技术的压力板仪。

目前，土水特征曲线压力板仪的主要的不足为：

当轴向应力为0时，试样在脱湿过程中存在明显的体积收缩，由于实验设备缺乏对试样在脱湿过程种试样收缩和膨胀变形的检测，往往忽视试样增脱湿过程中的体积变化，会影响实验结果的精度。

并且，试验中测试时间长达数月，由于实验设备无法准确量测测试过程中的水分蒸发量，往往忽略实验过程中的水分蒸发量或者采用估算试验过程中水分蒸发量，会严重影响测试结果的精度。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种土水特征曲线压力板仪及其工作方法，本发明用于土体持水特性的实验，实验中能够准确测量试样的横向变形以及试样的体积变形和试样的水分变化量，实验结果精确。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种土水特征曲线压力板仪，包括压力室，压力室连接吸力控制系统，压力室置于轴向加压部件上，压力室内设有储水腔，储水腔连接气泡冲刷系统，储水腔上布置有陶土板，陶土板的上方布置有压块，压块上设有轴向LVDT，压力室内布置有若干横向LVDT。

进一步的，压力室包括金属侧筒，金属侧筒固定设置在底座上，金属侧筒的顶部设置有侧桶密封盖板，底座和侧桶密封盖板通过T型螺杆连接。

进一步的，底座上设置有若干横向LVDT，横向LVDT布置在陶土板的周向，横向LVDT上设置有Z型装置。

进一步的，底座上开设有凹槽，凹槽内布置陶土板，陶土板与凹槽之间形成储水腔，储水腔为环形过水槽，环形过水槽与气泡冲刷系统连通，底座上布置有钢环，陶土板位于钢环内部。

进一步的，气泡冲刷系统包括内管，内管套设在外管内形成环空，内管下部封闭，上部与大气连通，外管下部与储水腔连通，环空的横截面积与内管的横截面积相同。

进一步的，压块通过中心杆固定设置在反力框架上，中心杆穿设在压力室的顶面上，中心杆上设有轴向LVDT和压力传感器。

进一步的，反力框架包括横梁，横梁通过支杆固定设置在底板上，底板内穿设有轴向加压部件。

进一步的，吸力控制系统包括高压气压表、低压气压表和调压阀，高压气压表、低压气压表和调压阀均连接压力室，低压气压表与接压力室之间设有低压阀门。

本发明还公开了一种土水特征曲线压力板仪的工作方法，包括以下步骤：

将陶土板用真空饱和缸饱和，然后将陶土板安装在储水腔上；

向气泡冲刷系统内注水，反复冲刷气泡冲刷系统直到管路中没有气泡；

给试样的侧面套上橡皮模，将试样放置在陶土板上，使试样的侧面与横向LVDT接触；

通过吸力控制系统对压力室施加吸力，通过轴向加压部件配合压块对压力室内的试样施加轴向压力；

通过横向LVDT和轴向LVDT获取试样的体积变化数据，通过气泡冲刷系统获取试样的水分变化量。

通过吸力控制系统对压力室施加吸力，通过轴向加压部件配合压块对压力室内的试样施加轴向压力具体如下：

施加一级吸力直到气泡冲刷系统、横向LVDT和轴向LVDT的示数达到平衡，通过调压阀进行调整气压，施加下一级吸力；

当吸力从低压调整到高压时，在吸力即将达到低压气压表的量程时，关闭低压阀门，采用高压气压表读数；

当吸力从高压调整到低压时，在高压气压表的气压达到低压气压表的量程时，打开低压阀门，采用低压气压表的读数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明包括压力室，压力室用于提供密封的实验环境。压力室连接吸力控制系统，吸力控制系统用于改变压力室内的空气压力，提供多种试验吸力。压力室置于轴向加压部件上，轴向加压部件用于对压力室施加向上的轴向力，配合压块对试样施加轴向压力。压力室内设有储水腔，储水腔用于收集试样内渗出的水分。储水腔连接气泡冲刷系统，气泡冲刷系统用于监测试样的吸水和排水情况，用于获取试样的水分变化量。储水腔上布置有陶土板，实验前先将陶土板用真空饱和缸饱和，饱和的陶土板具有阻气通水功能，能保证试样内渗出的水分顺利进入储水腔内。陶土板的上方布置有压块，压块用于配合轴向加压部件对试样施加轴向压力。压块上设有轴向LVDT，压力室内布置有若干横向LVDT，横向LVDT用于获取试样的横向位移变化数据，轴向LVDT用于获取试样的轴向位移变化数据，进而得到试样在实验中的试样体积变化数据，增强了实验结果的精确度。

本发明方法将陶土板用真空饱和缸饱和，然后将陶土板安装在储水腔上，陶土板具有阻气通水功能，能保证试样内渗出的水分顺利进入储水腔内。用洗耳球抽吸气泡冲刷系统的量测管，反复冲刷从陶土板逃逸出来的气泡直到管路中没有气泡。给试样的侧面套上橡皮模，防止在试样增湿或者脱湿过程中土体部分的崩落。将试样放置在陶土板上，使试样的侧面与横向LVDT接触，便于横向LVDT获取试样的横向位移变化数据。通过吸力控制系统对压力室施加吸力，通过轴向加压部件配合压块对压力室内的试样施加轴向压力。通过横向LVDT和轴向LVDT获取试样的位移变化数值，进而得到试样在实验中的体积变化数据，通过气泡冲刷系统获取试样的水分变化量，增强了实验结果的精确度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的吸力控制系统结构示意图；

图3为本发明的底座结构示意图；

图4为本发明的内管与外管结构示意图。

其中：1、气泡冲刷系统；2、压力室；3、横向LVDT；4、轴向LVDT；5、压力传感器；6、轴向加压部件；7、反力框架；8、中心杆；9、压块；10、底板；11、支杆；13、横梁；14、六角螺母；15、金属侧筒；16、侧桶密封盖板；17、T型螺杆；18、底座；1801、陶土板；1802、储水腔；1803、凹槽；1804、钢环；1805、环形过水槽；23、Z型装置；24、排水孔；101、内管；102、外管；27、高压气压表；28、低压气压表；29、调压阀；30、低压阀门；31、吸力控制系统。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明公开了一种土水特征曲线压力板仪，包括压力室2，压力室2连接吸力控制系统31，压力室2置于轴向加压部件6上，压力室2内设有储水腔1802，储水腔1802连接气泡冲刷系统1，储水腔1802上布置有陶土板1801，陶土板1801的上方布置待测试样，试样的上方布置有压块9，压块9上设有轴向LVDT4，压力室2内布置有若干横向LVDT3。压力室2用于提供密封的实验环境。吸力控制系统31用于改变压力室2内的空气压力，提供多种试验吸力。轴向加压部件6用于对压力室2施加向上的轴向力，配合压块9对试样施加轴向压力。储水腔1802用于收集试样内渗出的水分。储水腔1802连接气泡冲刷系统1，气泡冲刷系统1用于监测试样的吸水和排水情况，用于获取试样的水分变化量。实验前先将陶土板用真空饱和缸饱和，饱和的陶土板1801具有阻气通水功能，能保证试样内渗出的水分顺利进入储水腔1802内。横向LVDT3用于获取试样的横向变形数据，轴向LVDT4用于获取试样的轴向变形数据。

参见图1，在本发明的另一个可行的实施例中，以下根据情况适应性修改。包括压力室2，压力室2用于提供密封的实验环境。压力室2连接吸力控制系统31，吸力控制系统31用于改变压力室2内的压力，提供多种试验压力。压力室2置于轴向加压部件6上，轴向加压部件6用于对压力室2施加向上的轴向力，配合压块9对试样施加轴向压力。压力室2内设有储水腔1802，储水腔1802用于收集试样内渗出的水分。储水腔1802连接气泡冲刷系统1，气泡冲刷系统1用于监测试样的吸水和排水情况。储水腔1802上布置有陶土板1801，实验前先将陶土板用真空饱和缸饱和，饱和的陶土板1801具有阻气通水功能，能保证试样内渗出的水分顺利进入储水腔1802内，具体试验时，需要将陶土板1801用真空饱和缸饱和，然后将陶土板1801安装在储水腔1802上。陶土板1801的上方布置有压块9，试样放置在陶土板1801与压块9之间，压块9用于配合轴向加压部件6对试样施加轴向压力。压块9上设有轴向LVDT4，压力室2内布置有若干横向LVDT3，横向LVDT3用于获取试样的横向体积变化数据，轴向LVDT4用于获取试样的轴向体积变化数据。试验时，试样的侧面与横向LVDT3接触，便于横向LVDT3获取试样的横向体积变化数据，进而得到试样在实验中的试样的体积变化，增强了实验结果的精确度。

实施例一：

参见图1，本实施例公开了一种土水特征曲线压力板仪，包括压力室2，压力室2连接吸力控制系统31，压力室2置于轴向加压部件6上，压力室2内设有储水腔1802，储水腔1802连接气泡冲刷系统1，储水腔1802上布置有陶土板1801，陶土板1801的上方布置有压块9，压块9上设有轴向LVDT4，压力室2内布置有若干横向LVDT3。

参见图1，压力室2包括金属侧筒15，金属侧筒15固定设置在底座18上，金属侧筒15的顶部设置有侧桶密封盖板16，底座18和侧桶密封盖板16通过T型螺杆17连接。

实施例二：

参见图3，基于上述实施例，本实施例的底座18上设置有若干横向LVDT3，横向LVDT3布置在陶土板1801的周向，即当土体试样放置在陶土板1801上后，保证横向LVDT3位于土体试样的周向，横向LVDT3上设置有Z型装置23。试验时，试样的横向形变通过Z型装置23转化为轴向的位移，再通过横向LVDT3获取具体的横向变形数据，增强了实验结果的精确度。

实施例三：

参见图3，基于上述实施例，本实施例的底座18上开设有凹槽1803，凹槽1803内布置陶土板1801，陶土板1801与凹槽1803之间形成储水腔1802，陶土板1801的侧面和凹槽1803的侧面用胶水进行封闭，保证储水腔1802与压力室2隔绝且不透气，储水腔1802为环形过水槽1805，环形过水槽1805与气泡冲刷系统1连通，底座18上布置有钢环1804，陶土板1801位于钢环1804内部，钢环1804用于对试样进行限位。

实施例四：

参见图1，本实施例公开了一种土水特征曲线压力板仪，包括压力室2，压力室2连接吸力控制系统31，压力室2置于轴向加压部件6上，压力室2内设有储水腔1802，储水腔1802连接气泡冲刷系统1，储水腔1802上布置有陶土板1801，陶土板1801的上方布置有压块9，压块9上设有轴向LVDT4，压力室2内布置有若干横向LVDT3。

参见图1和图4，气泡冲刷系统1包括内管101，内管101套设在外管102内形成环空，内管101下部封闭，上部与大气连通，外管102下部与储水腔1802连通，环空的横截面积与内管101的横截面积相同，保证实验过程中内管101与环空内的水的蒸发量相同，进而提高装置的实验精度。最终，通过比较内管101与环空内的水量的差值来获取土体的水分变化情况，本发明避免了实验过程中的水分蒸发量的影响，进一步提高了试样的水分变化量的测量精度。

实施例五：

参见图1，本实施例公开了一种土水特征曲线压力板仪，包括压力室2，压力室2连接吸力控制系统31，压力室2置于轴向加压部件6上，压力室2内设有储水腔1802，储水腔1802连接气泡冲刷系统1，储水腔1802上布置有陶土板1801，陶土板1801的上方布置有压块9，压块9上设有轴向LVDT4，压力室2内布置有若干横向LVDT3。

压块9通过中心杆8固定设置在反力框架7上，中心杆8穿设在压力室2的顶面上，中心杆8上设有轴向LVDT4和压力传感器5。

反力框架7包括横梁13，横梁13通过支杆11固定设置在底板10上，底板10内穿设有轴向加压部件6。

实施例六：

参见图1，本实施例公开了一种土水特征曲线压力板仪，包括压力室2，压力室2连接吸力控制系统31，压力室2置于轴向加压部件6上，压力室2内设有储水腔1802，储水腔1802连接气泡冲刷系统1，储水腔1802上布置有陶土板1801，陶土板1801的上方布置有压块9放置试样，试样上设置，压块9上设有轴向LVDT4，压力室2内布置有若干横向LVDT3，试样置于若干横向LVDT3中间。

参见图2，吸力控制系统31包括高压气压表27、低压气压表28和调压阀29，高压气压表27、低压气压表28和调压阀29均连接压力室2，低压气压表28与接压力室2之间设有低压阀门30。具体试验时，通过高压气压表27或低压气压表28施加一级吸力直到气泡冲刷系统1、横向LVDT3和轴向LVDT4的示数达到平衡，通过调压阀29进行调整气压，施加下一级吸力。当吸力从低压调整到高压时，在吸力即将达到低压气压表28的量程时，关闭低压阀门30，采用高压气压表27读数。当吸力从高压调整到低压时，在高压气压表27的气压达到低压气压表28的量程时，打开低压阀门30，采用低压气压表28的读数。

实施例七：

本实施例公开了一种土水特征曲线压力板仪，包括轴向加载框架、气泡冲刷系统1、压力室2、吸力控制系统31、横向LVDT3、轴向LVDT4和压力传感器5。

气泡冲刷系统1和吸力控制系统31分别与压力室连通。

横向LVDT3、轴向LVDT4、压力传感器5均与计算机相连。

轴向加载框架包括轴向加压部件6、压力传感器5、轴向LVDT4和反力框架7，轴向加压部件6向上移动加压时，反力框架7、压力传感器5、中心杆8和压块9依次将施加的压力传递到试样上。

轴向加压部件6的动力源采用伺服电机，伺服电机装在轴向加载架框架的底板10下面，轴向加压部件6的输出端连接压力室2的底部，轴向加压部件6的输出端穿设在底板10的中心通孔内，横梁13通过支杆11固定在底板10上。

中心杆8上部安装有压力传感器5，压力传感器通过传感器接头连接电脑。

支杆11是带螺纹的螺杆，可以根据所使用环刀高度和试样的高度调整，支杆11穿设在横梁13上，分别用一个六角螺母14将支杆11固定在横梁13上，当需要调整气压缸的位置时，可以同时调整六角螺母的高度。

压力室2位于轴向加载框架的底板10上，压力室2包括金属侧筒15、侧桶密封盖板16、T型螺杆17、底座18、陶土板1801和储水腔1802。侧桶密封盖板16穿设有中心杆8，侧桶密封盖板16与中心杆8之间设置有密封座。

侧桶密封盖板16固定在金属侧筒15的顶部，中心杆8穿过侧桶密封盖板16，用密封圈进行密封。中心杆通过密封圈与压力室2内部空间形成密封空间。

底座18包括陶土板1801、储水腔1802、凹槽1803、钢环1804和环形过水槽1805，陶土板1801置于凹槽1803内，陶土板用胶水镶嵌在一个钢环1804内，钢环与凹槽侧壁通过橡皮圈进行密封，并且陶土板与压力室底座通过塑料压片固定，陶土板1801与凹槽1803之间形成储水腔1802，储水腔1802内布置有环形过水槽1805。

压力室2的凹槽1803的深度与陶土板1801的厚度相同，凹槽下部有环形过水槽1805，环形过水槽的设置，便于冲刷气泡，凹槽用于及防止在对试样加压的过程中陶土板18移动，影响试样水分的精确测量。

陶土板周围用一个环形钢环1804限定试样的位置，使得试样都位置陶土板的中心位置，便于精确检测试样的变形。

陶土板侧面安装两个可拆卸的高精度传感器横向LVDT3，用来测定无轴向压力情况下的土水特征曲线中试样的轴向变形和横向变形。

横向LVDT3固定在底座上，通过Z型装置23将试样的横向变形转换成竖向压力，再传递给横向LVDT3。

压力室底座设置有排水孔24，排水孔24与环形过水槽1805连通，排水孔24通过管路与气泡冲刷系统1相连。

气泡冲刷系统1包括两个双层的带刻度的玻璃管，其中内管101下部封闭，上部与大气连通。外管102下部与储水腔的排水孔24相连。用洗耳球使玻璃管的水分上下移动，使储水腔1802的气泡被冲出。

内管的刻度变化为水分在测试过程的蒸发量，而外管用来记录试样水分的变化量。外管水分的变化量减去内管水分的变化量的差值为考虑蒸发的试样水分变化量。

吸力控制系统31包括高压气压表27、低压气压表28和调压阀29，高压气压表27、低压气压表28和调压阀29均连接压力室2，低压气压表28与接压力室2之间设有低压阀门30。通过高压气压表27或低压气压表28施加一级吸力直到气泡冲刷系统1、横向LVDT3和轴向LVDT4的示数达到平衡，通过调压阀29进行调整气压，施加下一级吸力。当吸力从低压调整到高压时，在吸力即将达到低压气压表28的量程时，关闭低压阀门30，采用高压气压表27读数。当吸力从高压调整到低压时，在高压气压表27的气压达到低压气压表28的量程时，打开低压阀门30，采用低压气压表28的读数。

基于上述结构，本发明还公开了一种土水特征曲线压力板仪的工作方法，包括以下步骤：

S1.将陶土板1801用真空饱和缸饱和，然后将陶土板1801安装在储水腔1802上；

S2.用洗耳球抽吸气泡冲刷系统1，反复冲刷从陶土板1801逃逸出来的气泡直到气泡冲刷系统1的管路中没有气泡；；

S3.给试样的侧面套上橡皮模，将试样放置在陶土板1801上，使试样的侧面与横向LVDT3接触；

S4.通过吸力控制系统31对压力室施加吸力，通过轴向加压部件6配合压块9对压力室2内的试样施加轴向压力；

施加一级吸力直到气泡冲刷系统1、横向LVDT3和轴向LVDT4的示数达到平衡，通过调压阀29进行调整气压，施加下一级吸力；

当吸力从低压调整到高压时，在吸力即将达到低压气压表28的量程时，关闭低压阀门30，采用高压气压表27读数；

当吸力从高压调整到低压时，在高压气压表27的气压达到低压气压表28的量程时，打开低压阀门30，采用低压气压表28的读数。

S5.通过横向LVDT3和轴向LVDT4获取试样的体积变化数据，通过气泡冲刷系统1获取试样的水分变化量。

参见图1，在本发明的另一个可行的实施例中，以下根据情况适应性修改。将陶土板1801用真空饱和缸饱和，然后将陶土板1801安装在储水腔1802上，陶土板1801具有阻气通水功能，能保证试样内渗出的水分顺利进入储水腔1802内。用洗耳球抽吸气泡冲刷系统1的量测管，反复冲刷从陶土板逃逸出来的气泡直到管路中没有气泡，有利于提高实验精度。给试样的侧面套上橡皮模，防止在试样增湿或者脱湿过程中土体部分的崩落。将试样放置在陶土板1801上，使试样的侧面与横向LVDT3接触，便于横向LVDT3用于获取试样的横向位移变化数据。通过吸力控制系统31对压力室施加吸力，通过轴向加压部件6配合压块9对压力室2内的试样施加轴向压力。通过横向LVDT3和轴向LVDT4获取试样的位移变化数据，进而得到试样在实验中试样的体积变化，通过气泡冲刷系统1获取试样的水分变化量，增强了实验结果的精确度。

实施例八：

本实施例提供一种土水特征曲线压力板仪的工作方法，步骤如下：

S1.首先将包含陶土板的底座用真空饱和缸饱和，然后将陶土板安装在压力室2内的储水腔1802上，将底座、金属侧桶和横梁用螺栓连接；

S2.用洗耳球给气泡冲刷系统1的双层带刻度的玻璃管的内管和外管注入一定的水，用洗耳球反复对玻璃管冲刷，直到气泡冲刷系统1的管路中没有气泡，则可认为管路中无气泡；

S3.给试样侧面套上橡皮模，防止在试样增湿或者脱湿过程中土体部分的崩落，将试样的侧面与横向LVDT3上的Z型装置23接触，进行有轴向压力的土水曲线测试时，需要将土削入环刀中，环刀样放入陶土板上，在试样上部放一个压盖；

S4.将侧桶密封盖板16用T型螺栓固定在压力室的底座18上，将侧桶密封盖板16、压力室侧壁和底座进行固定密封；

S5.对压力室施加吸力，用轴向加压部件6对试样施加一定的轴向压力，施加一级吸力直到气泡冲刷系统1内的水分和轴向LVDT4达到平衡，每天需要用洗耳球对底座和管线进行冲刷，直到一级吸力平衡，通过气泡冲刷系统1获取试样的水分变化量，施加下一级吸力，用调压阀进行调整气压，当吸力从低压调整到高压时，在吸力即将达到低压气压表28的量程时，关闭低压阀门30，采用高压气压表27读数，当吸力从高压调整到低压时，在高压气压表27的气压达到低压气压表28的量程时，打开低压阀门30，采用低压气压表28的读数。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种土水特征曲线压力板仪，其特征在于，包括压力室(2)，压力室(2)连接吸力控制系统(31)，压力室(2)置于轴向加压部件(6)上，压力室(2)内设有储水腔(1802)，储水腔(1802)连接气泡冲刷系统(1)，储水腔(1802)上布置有陶土板(1801)，陶土板(1801)的上方布置有压块(9)，压块(9)上设有轴向LVDT(4)，压力室(2)内布置有若干横向LVDT(3)。

2.如权利要求1所述的一种土水特征曲线压力板仪，其特征在于，所述压力室(2)包括金属侧筒(15)，金属侧筒(15)固定设置在底座(18)上，金属侧筒(15)的顶部设置有侧桶密封盖板(16)，底座(18)和侧桶密封盖板(16)通过T型螺杆(17)连接。

3.如权利要求2所述的一种土水特征曲线压力板仪，其特征在于，所述底座(18)上设置有若干横向LVDT(3)，横向LVDT(3)布置在陶土板(1801)的周向，横向LVDT(3)上设置有Z型装置(23)。

4.如权利要求3所述的一种土水特征曲线压力板仪，其特征在于，所述底座(18)上开设有凹槽(1803)，凹槽(1803)内布置陶土板(1801)，陶土板(1801)与凹槽(1803)之间形成储水腔(1802)，储水腔(1802)为环形过水槽(1805)，环形过水槽(1805)与气泡冲刷系统(1)连通，底座(18)上布置有钢环(1804)，陶土板(1801)位于钢环(1804)内部。

5.如权利要求1和4所述的一种土水特征曲线压力板仪，其特征在于，所述气泡冲刷系统(1)包括内管(101)，内管(101)套设在外管(102)内形成环空，内管(101)下部封闭，上部与大气连通，外管(102)下部与储水腔(1802)连通，环空的横截面积与内管(101)的横截面积相同。

6.如权利要求1所述的一种土水特征曲线压力板仪，其特征在于，所述压块(9)通过中心杆(8)固定设置在反力框架(7)上，中心杆(8)穿设在压力室(2)的顶面上，中心杆(8)上设有轴向LVDT(4)和压力传感器(5)。

7.如权利要求6所述的一种土水特征曲线压力板仪，其特征在于，所述反力框架(7)包括横梁(13)，横梁(13)通过支杆(11)固定设置在底板(10)上，底板(10)内穿设有轴向加压部件(6)。

8.如权利要求1所述的一种土水特征曲线压力板仪，其特征在于，所述吸力控制系统(31)包括高压气压表(27)、低压气压表(28)和调压阀(29)，高压气压表(27)、低压气压表(28)和调压阀(29)均连接压力室(2)，低压气压表(28)与接压力室(2)之间设有低压阀门(30)。

9.一种如权利要求1所述的土水特征曲线压力板仪的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

将陶土板(1801)用真空饱和缸饱和，然后将陶土板(1801)安装在储水腔(1802)上；

用洗耳球抽吸气泡冲刷系统(1)，反复冲刷从陶土板(1801)逃逸出来的气泡直到气泡冲刷系统(1)的管路中没有气泡；

给试样的侧面套上橡皮模，将试样放置在陶土板(1801)上，使试样的侧面与横向LVDT(3)接触；

通过吸力控制系统(31)对压力室施加吸力，通过轴向加压部件(6)配合压块(9)对压力室(2)内的试样施加轴向压力；

通过横向LVDT(3)和轴向LVDT(4)获取试样的体积变化数据，通过气泡冲刷系统(1)获取试样的水分变化量。

10.如权利要求9所述的一种土水特征曲线压力板仪的工作方法，其特征在于，所述通过吸力控制系统(31)对压力室施加吸力，通过轴向加压部件(6)配合压块(9)对压力室(2)内的试样施加轴向压力具体如下：

施加一级吸力直到气泡冲刷系统(1)、横向LVDT(3)和轴向LVDT(4)的示数达到平衡，通过调压阀(29)进行调整气压，施加下一级吸力；

当吸力从低压调整到高压时，在吸力即将达到低压气压表(28)的量程时，关闭低压阀门(30)，采用高压气压表(27)读数；

当吸力从高压调整到低压时，在高压气压表(27)的气压达到低压气压表(28)的量程时，打开低压阀门(30)，采用低压气压表(28)的读数。