CN205246498U - 渗透固结仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种渗透固结仪，包括盛装土壤试样的固结容器，所述固结容器上设置有加荷机构和量测机构；所述固结容器包括固结桶，固结桶内设置有上透水石和下透水石，上透水石上设置有顶盖，加荷机构设置在顶盖上；下透水石与固结桶底座之间设置有安装进水管出水端和排气管排气端的空腔；所述量测机构包括与进水管进水端连通的带刻度蓄水瓶和位于固结容器上方的测微表。本实用新型密封性良好、实验成本较低，能够同时测定对应孔隙比下的渗透系数和压缩系数，进而得到土壤试样的固结系数，大大简化了土壤试样固结系数的量测过程，提高了试验效率和测量精度。

Description

渗透固结仪

技术领域

本实用新型涉及土壤试验研究技术领域，特别是一种能够同时进行渗透试验和固结试验的固结仪。

背景技术

固结系数是指在研究试验过程中试验土壤固结所需要的时间，主要由渗透系数、压缩系数和孔隙比来确定。目前对于土壤固结系数的确定方法分为两种，一种方法是根据单向压缩试验得到某一级荷载下试样的变形量与时间t之间的关系，进而采用时间平方根法或者时间对数法拟合得到固结系数，这种方法采用的仪器为WG-3型固结仪，WG-3型固结仪是目前市面上较为常见的一种可以进行单向压缩试验的仪器，通过单向压缩试验并使用上述两种拟合方法计算得到固结系数，然而采用此种方法得到的固结系数与实际的固结系数存在一定的误差。另一种方法是从固结系数的定义出发，固结系数Cv与渗透系数k、压缩系数a以及对应的孔隙比e有关，即只要能够同时量测得到这三个参数就可以确定固结系数；但是普通的固结仪只能进行压缩试验，由此获得孔隙比和压缩系数，而不能进行渗透试验以量测渗透系数。因此，一种既能够进行渗透试验又能够进行固结试验的仪器便成为简化土壤试样固结系数获取过程迫切需求的器具之一。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种既能够进行渗透试验又能够进行固结试验的固结仪，以简化土壤试样固结系数的量测过程，提高试验效率和试验精度。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

渗透固结仪，包括盛装土壤试样的固结容器，所述固结容器上设置有加荷机构和量测机构；所述固结容器包括固结桶，固结桶内设置有上透水石和下透水石，上透水石上设置有顶盖，加荷机构设置在顶盖上；下透水石与固结桶底座之间设置有安装进水管出水端和排气管排气端的空腔；所述量测机构包括与进水管进水端连通的带刻度蓄水瓶和位于固结容器上方的测微表。

上述渗透固结仪，所述下透水石通过垫片设置在底座上方，下透水石与固结桶内壁之间设置有密封玻璃胶层。

上述渗透固结仪，所述上透水石与固结桶内壁之间设置有密封用生胶带。

上述渗透固结仪，所述进水管上设置有进水止水夹，位于固结桶外的排气管上设置出水止水夹。

上述渗透固结仪，位于下透水石和底座之间的进水管出水端和排气管排气端错位设置。

上述渗透固结仪，所述加荷机构为砝码。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型密封性良好、实验成本较低，能够同时测定对应孔隙比下的渗透系数和压缩系数，进而得到土壤试样的固结系数，大大简化了土壤试样固结系数的量测过程，提高了试验效率。本实用新型采用密封性能良好的玻璃胶和生胶带进行透水石和固结桶之间的密封，避免了在加荷过程中出现密封部分发生变形导致密封不严以及加荷过程中由于密封部分的阻力存在影响数据准确性现象的发生；并且将排气口设置在下透水石下方，减小了气体对渗流的影响，提高了测量精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1.测微表，2.砝码，3.上透水石，4.顶盖，5.生胶带，6.土样，7.垫片，8.底座，9.排气管，10.进水管，11.下透水石，12.进水止水夹，13.出水止水夹，14.蓄水瓶，15.固结桶，16.玻璃胶层。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

一种渗透固结仪，其结构如图1所示。包括固结容器、加荷机构和量测机构。固结容器用于盛装土壤试样；加荷机构采用砝码根据杠杆对固结容器内的土壤试样加压，并在加荷机构的作用下完成渗透试验和固结试验；量测机构用于测量试验数据。

固结容器包括圆柱形固结桶15，固结桶15内设置有上透水石3和下透水石11，上透水石3和下透水石11之间的固结桶内安放土壤试样。

下透水石11通过垫片7设置在固结桶底座8上，即在下透水石和底座之间形成一空腔，用于安装进水管10和排气管9。垫片宜使用耐锈蚀的金属，并且截面积相对较大，这样才可以保证透水石受力均匀并承受较大的压力。

进水管10出水端和排气管9排气端位于空腔内，进水管10的进水端伸出固结桶外，排气管的排气端也伸出固结桶外，位于固结桶外的排气管上设置有出水止水夹13。本实用新型中，位于空腔内的进水管10和排气管9错位设置，并且采用玻璃胶固定在底盘上，进水管的出水口位于下透水石的正下方，以保证进水的连续和均匀性；排气管的设置，用于在试验前将试样放于抽气室内进行抽气，剔除水中气体对实验数据的影响，保证土样在进行渗透试验时为饱和状态。

本实用新型采用变水头实验方法，即下部进水、上部出水的方式进行渗透试验，因此必须严格保证水都是从土体渗出，即对仪器的密闭性要求很高。因此在本实施例中，下透水石11与固结桶内壁之间设置了密封玻璃胶层16，以保证下透水石11与固结桶内壁之间不透水，从而使水完全通过下透水石后均匀地漫过土壤试样，避免了水从侧壁流出造成误差。上透水石与固结桶内壁之间采用生胶带5密封，可以使水只能通过透水石排出，保证不会从桶壁流出，并采用玻璃胶对容器进行密封，保证底部与侧壁不漏水。上透水石3上设置有顶盖4，加荷机构设置在顶盖上。组装时，可在上透水石侧壁缠绕生胶带，并将上透水石旋紧最后盖上顶盖，再在顶盖上加上加荷机构。

量测机构包括带刻度蓄水瓶14和测微表1。带刻度蓄水瓶14与进水管的进水端连通，进水管上设置有进水止水夹12；测微表1设置在固结容器上方。

本实用新型用于测量固结系数的方法具体如下。

在实验开始之前应先制备土样。使用2cm×50cm²的环刀对土样进行切削，将切削后的环刀安置在固结桶内；在上透水石与固结桶之间使用生胶带密封并旋紧上透水石，在下透水石与固结桶壁之间使用玻璃胶进行密封；最后盖上顶盖，将加荷机构放置在顶盖上，并安装测微表。

随后进行渗透、固结实验：首先读取测微表的初始读数；然后打开出水止水夹13并预压25kPa的外荷载；待测微表读数稳定后记录读数，并打开进水止水夹12进水，逐渐从排气管中排出固结桶底座与下透水石之间空腔内的空气，直至排气管9溢出的水中无气泡产生时，关闭出水止水夹13；在高于土样高度的水头作用下静置一段时间，待上透水石处有水溢出后将蓄水瓶注水至指定高度，并在开动秒表的同时记录初始水头高度，在量测一段时间后，记录终了水头；如此连续量测2~3次，再将蓄水瓶注水至指定高度，重复量测6次，并记录初始与终了时刻的水温。

以上过程是在外荷载为25kPa条件下对渗透系数的量测，随后依次施加50、100、200、300、400kPa的外荷载，并按照上述过程依次量测其对应的压缩系数、渗透系数和孔隙比，并最终计算得到固结系数。

本实用新型密封性好，土样与固结容器密切贴合，无漏水，水流在整个实验过程中都能保证只能从土样中通过；且可以同时进行渗透实验和固结实验，在试验过程中量测土体的变形并计算土样在变形过程中排出的水量，可以得到符合实际条件的固结系数；同时还可以量测同一土样在不同荷载作用下的渗透系数，体现渗透系数与压力的相关性。另外，本实用新型还可以用于土中水渗透规律的研究，并且可用于土样卸荷回弹时的压缩规律的研究。

Claims (6)

1.渗透固结仪，包括盛装土壤试样的固结容器，其特征在于：所述固结容器上设置有加荷机构和量测机构；所述固结容器包括固结桶（15），固结桶（15）内设置有上透水石（3）和下透水石（11），上透水石（3）上设置有顶盖（4），加荷机构设置在顶盖上；下透水石（11）与固结桶底座（8）之间设置有安装进水管（10）出水端和排气管（9）排气端的空腔；所述量测机构包括与进水管进水端连通的带刻度蓄水瓶（14）和位于固结容器上方的测微表（1）。

2.根据权利要求1所述的渗透固结仪，其特征在于：所述下透水石（11）通过垫片（7）设置在底座上方，下透水石（11）与固结桶内壁之间设置有密封玻璃胶层（16）。

3.根据权利要求1所述的渗透固结仪，其特征在于：所述上透水石（3）与固结桶内壁之间设置有密封用生胶带（5）。

4.根据权利要求1所述的渗透固结仪，其特征在于：所述进水管上设置有进水止水夹（12），位于固结桶外的排气管（9）上设置出水止水夹（13）。

5.根据权利要求1所述的渗透固结仪，其特征在于：位于下透水石（11）和底座（8）之间的进水管（10）出水端和排气管（9）排气端错位设置。

6.根据权利要求1至5任一项所述的渗透固结仪，其特征在于：所述加荷机构为砝码。