CN209803131U - 用于土工试样饱和试验的一体式测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了用于土工试样饱和试验的一体式测试装置，属于土样测试技术领域，其具体包括底座以及设置在底座上的压力室和压力室顶部的顶盖，在压力室内设置有土工试样，土工试样底端设有下透水台，土工试样顶部通过上透水台与压力顶帽连接，压力顶帽通过压力杆与顶盖固定，在压力顶帽上设置有测试水气出口，本实用新型通过管路设计和结构调整，使气压饱和和水压饱和可以一体、连续测试，提高测试效率、简化测试操作。

Description

用于土工试样饱和试验的一体式测试装置

技术领域

本实用新型属于岩土工程测量设备技术领域，具体涉及用于土工试样饱和试验的一体式测试装置。

背景技术

目前，在土工试验中常用的试样饱和方式有水头饱和、抽真空饱和、二氧化碳饱和和反压饱和，其在具体应用过程中主要根据土体特性选取相应的饱和方式，抽真空饱和方式，饱和时间短、饱和效果明显，但装样时不易操作，容易损坏土样；水头饱和方法在进行饱和试验时，很难满足黏性土质的饱和度要求；二氧化碳饱和方法，能达到很好的饱和效果，但需要改装仪器，不便于操作；反压饱和方法在高围压和反压下能满足饱和要求，但这种情况下土体结构易被破坏，并且饱和时间较长。现有技术中应用的土样饱和装置只能进行单一的饱和方式，其很难满足操作简单、不损坏土样、饱和时间短的试验要求，因此一种能够同时满足不同饱和试验要求的测试装置是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种将二氧化碳饱和测试和水头饱和测试结合在一起的用于土工试样饱和试验的一体式测试装置，其操作简单、不易损坏土样且饱和时间短。

本发明所采用的技术方案是：

用于土工试样饱和试验的一体式测试装置，包括底座以及设置在底座上面的压力室、压力室侧壁和压力室顶部的顶盖，其特征在于，在压力室内设置有土工试样，所述土工试样包围在隔水层内，在土工试样底部设有下透水台，土工试样顶部通过上透水台与压力顶帽连接，压力顶帽通过压力杆与顶盖固定，在压力顶帽上设置有测试水气出口，测试水气出口通过排水管与排放阀连通，在底座上正对试件的位置开设有与试件底部连通的测试水气入口，所述测试水气入口通过管路与水气控制阀连通，所述水气控制阀分别通过管路与储水瓶和储气瓶连通；在底座上还设置有与压力室连通的进出水通孔，所述进出水通孔上设置有围压阀，在顶盖上设置有进出气通孔。

进一步限定，所述水气控制阀通过孔压阀与测试水气入口连通。

进一步限定，所述孔压阀是三通阀，其第一端口与水气控制阀连通、第二端口通过细管与测试水气入口连通、第三端口上设置有孔隙水压力传感器。

进一步限定，所述围压阀为三通阀，其第一端口与进出水通孔连通，其第二端口与围压水源输入口连通，其第三端口与围压气源输入口连通，围压气源输入口通过围压阀的第三端口与进出气控制阀和进出气通孔连通。

进一步限定，所述上透水台和下透水台均包括滤纸和透水石。

进一步限定，所述透水石的厚度不小于5mm。

进一步限定，所述下透水台的直径等于上透水台的直径。

进一步限定，所述水压控制阀和排放阀为直通阀或三通阀或四通阀。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型通过压力室、排放阀、水气控制阀以及围压控制阀等的布设，使测试装置能够实现二氧化碳饱和测试和水头饱和测试，在测试时，先进行二氧化碳饱和，大约30分钟左右，再进行水头饱和，大约3小时左右，能够大大节约了饱和测试时间，提高测试效率，而且测试可以连续进行，不需要改装设备，一体式结构操作简单，不需要再增加多余的外围部件，成本投入少。

2、本实用新型将二氧化碳饱和与水头饱和结合起来，测试过程中对土样损坏小，可满足多种不同特性土体的试验。

附图说明

图1是本实用新型的压力室剖面图；

图2是本实用新型测试装置的俯视结构示意图；

图3是二氧化碳饱和试验时的过程示意图；

图4是水头饱和试验时的过程示意图；

图5是本实用新型采用的二氧化碳钢瓶结构示意图；

图6是本实用新型采用的储水瓶结构示意图；

其中，1、压力室，2、底座，3、压力室侧壁，4、压力顶帽、5、测试水气出口，6、顶盖，7、水气控制阀，8、孔压阀，801、孔隙水压力传感器，9、排放阀，10、围压阀，11、二氧化碳钢瓶出气口，12、储水瓶出水口，13、进出水通孔，14、测试水气入口，15、下透水台，16、进出气通孔，17、上透水台，18、土工试样。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行进一步地解释，但本实用新型并不限定于以下实施方式。

实施例1

参见图1和图2，本实用新型提出的用于土工试样饱和试验的一体式测试装置的结构示意图，其包括底座2以及设置在底座2上的压力室1、压力室侧壁3和压力室顶部的顶盖6，在压力室1内底部的底座2上固定有下透水台15，土工试样18包围在隔水层内，在下透水台15上固定有土工试样18，在土工试样18的顶部固定有上透水台17，即土工试样18的顶部通过上透水台17与压力顶帽4连接。压力顶帽4通过压力杆与顶盖6固定，可以根据调整压力杆的升降位置使压力顶帽4与下透水台15和隔水层之间配合将土工试样18卡紧，使土工试样18固定。

在上述底座2的中部正对土工试件18的位置开设有与土工试样18底部连通的测试水气入口14，测试水气入口14通过孔压阀8与水气控制阀7连通，水气控制阀7再通过管路与储水瓶出水口12和二氧化碳钢瓶出气口11连通，即孔压阀8和水气控制阀7均为三通阀，孔压阀8的第一端口与水气控制阀7连通、第二端口与测试水气入口14连通、第三端口上设置有孔隙水压力传感器801，可以实时检测水压。水气控制阀7的第一端口与孔压阀8的第一端口连通、第二端口与储水瓶出水口12连通、第三端口与二氧化碳钢瓶出气口11连通。

在上述底座2上测试水气入口14的外围还开设有进出水通孔13，该进出水通孔13是与压力室1连通的，向压力室1内通入围压测试水或排出围压测试水，该进出水通孔13上安装有围压阀10，该围压阀10是三通阀，第一端口与进出水通孔13连通，第二端口与围压水源输入口连通，第三端口与围压气源输入口连通，围压气源输入口通过围压阀10的第三端口与进出气控制阀和进出气通孔16连通，通过调节进出气控制阀的开度控制压力室1的进气量，改变压力室1内的压力大小，进而控制压力室1施加给土工试样18的围压大小。

在上述的压力顶帽4上开设有测试水气出口5，测试水气出口5通过排水管与排放阀9连通，排水管穿过底座上开设的通孔而延伸至压力室1外侧与排放阀9连通，即排水管可用于排放穿过土工试样18和上透水台17的无气水，也可用于排放穿过土工试样18和上透水台17的二氧化碳气体。

上述的上透水台15和下透水台17均由透水石和滤纸组成，且透水石通过滤纸与土工试样18接触。为了保证结构的稳定性，下透水台17的直径等于上透水台15的直径。同时用于分散水的冲击力，防止试样被水流破坏，透水石的厚度为5mm。

实施例2

与实施例1的区别之处在于，本实施例的测试水气入口14通过管道与水气控制阀7连通，水气控制阀7再通过管路与储水瓶出水口12和二氧化碳钢瓶出气口11连通，即水气控制阀7的第一端口与孔压阀8的第一端口连通、第二端口与二氧化碳钢瓶出气口11连通、第三端口与储水瓶出水口12连通。

本实施例的透水石的厚度为5.5mm。

其他的部件及其连接关系与实施例1相同。

实施例3

与实施例1的区别之处在于，本实施例的测试水气入口14是两个，其中一个端口与储水瓶出水口12或二氧化碳钢瓶出气口11连通，另一个端口与孔压阀8的第一端口连通，即水气控制阀7是直通阀，在测试时，连接储水瓶出水口12或二氧化碳钢瓶出气口11的端口先连接二氧化碳钢瓶出气口11进行二氧化碳饱和，再取下二氧化碳钢瓶连接储水瓶出水口12进行水头饱和。

本实施例的透水石的厚度为6mm。

其他的部件及其连接关系与实施例1相同。

上述实施例1～3所涉及的用于土工试样饱和试验的一体式测试装置主要是用于测试土工试样18的二氧化碳气压饱和和水压饱和，具体的测试步骤为：

(1)调节设备至初始状态

关闭水气控制阀7、排放阀9和围压阀10，在压力室1内放入土工试样18，输入工程编号、土样相关参数，将设备调至初始状态，使设备上显示的孔隙压力、围压力、外排水量、内排水量等值均为零；

(2)设定结束条件

设定初始饱和度；

(3)二氧化碳饱和试验

参见图3和图5，首先，打开围压阀10，通过进出水通孔13给压力室1注水，当水注满压力室1时，拧紧压力室1顶部的排气螺钉并将压力室1上的围压阀10切换到施加围压状态，通过隔水层给土样施加25kPa围压；打开二氧化碳钢瓶阀门，通过减压器将二氧化碳压力减至15kPa，打开排放阀9，使二氧化碳通过测试水气入口14进入土样底部并从下往上穿过土样之后再从压力顶帽4上的测试水气出口5排出，此过程大约持续30分钟，最后关闭二氧化碳钢瓶阀门；

(4)水头饱和试验

参见图4和图6，将水气控制阀7上连接储水瓶出水口12的端口打开，通入蒸馏水，使蒸馏水从测试水气入口14进入土样底部并从下往上穿过土样之后再从压力顶帽4上的测试水气出口5排出，此过程大约持续3小时；

(5)结束土工试样饱和

测试结束，关闭水气控制阀7、饱和水气控制阀9和储水瓶。

Claims (8)

1.用于土工试样饱和试验的一体式测试装置，包括底座(2)以及设置在底座(2)上面的压力室(1)、压力室侧壁(3)和压力室顶部的顶盖(6)，其特征在于，在压力室(1)内设置有土工试样(18)，所述土工试样(18)包围在隔水层内，在土工试样(18)底部设有下透水台(15)，土工试样(18)顶部通过上透水台(17)与压力顶帽(4)连接，压力顶帽(4)通过压力杆与顶盖(6)固定，在压力顶帽(4)上设置有测试水气出口(5)，测试水气出口(5)通过排水管与排放阀(9)连通，在底座(2)上正对试件的位置开设有与试件底部连通的测试水气入口(14)，所述测试水气入口(14)通过管路与水气控制阀(7)连通，所述水气控制阀(7)分别通过管路与储水瓶和储气瓶连通；在底座(2)上还设置有与压力室(1)连通的进出水通孔(13)，所述进出水通孔(13)上设置有围压阀(10)，在顶盖(6)上设置有进出气通孔(16)。

2.根据权利要求1所述的用于土工试样饱和试验的一体式测试装置，其特征在于，所述水气控制阀(7)通过孔压阀(8)与测试水气入口(14)连通。

3.根据权利要求2所述的用于土工试样饱和试验的一体式测试装置，其特征在于，所述孔压阀(8)是三通阀，其第一端口与水气控制阀(7)连通、第二端口通过细管与测试水气入口(14)连通、第三端口上设置有孔隙水压力传感器(801)。

4.根据权利要求1所述的用于土工试样饱和试验的一体式测试装置，其特征在于，所述围压阀(10)为三通阀，其第一端口与进出水通孔(13)连通，其第二端口与围压水源输入口连通，其第三端口与围压气源输入口连通，围压气源输入口通过围压阀(10)的第三端口与进出气控制阀和进出气通孔(16)连通。

5.根据权利要求2所述的用于土工试样饱和试验的一体式测试装置，其特征在于，所述上透水台(17)和下透水台(15)均包括滤纸和透水石。

6.根据权利要求5所述的用于土工试样饱和试验的一体式测试装置，其特征在于，所述透水石的厚度不小于5mm。

7.根据权利要求5所述的用于土工试样饱和试验的一体式测试装置，其特征在于，所述下透水台(15)的直径等于上透水台(17)的直径。

8.根据权利要求1所述的用于土工试样饱和试验的一体式测试装置，其特征在于，所述水气控制阀(7)和排放阀(9)为直通阀或三通阀或四通阀。