CN210243382U - 一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三轴状态下土样的真空‑堆载联合预压试验装置及方法，该装置包括外框架、设置于外框架内的升降台和筒体、以及轴压控制器、围压控制器、真空泵等，所述筒体内设置有筒体基座，筒体基座底部连接升降台，上部放置土样，土样上部连接顶帽；顶帽连接有压力轴，压力轴内设真空通道并穿过顶盖与外框架连接，本实用新型装置利用有效应力原理，先安装排水板、抽真空装置、感应元件等；随后采用顶帽与筒体基座密闭土样，升降台上升产生堆载应力，进行真空固结，从而实现真空‑堆载联合预压试验。该试验仅需准备筒体内的土样及土工布，无需设置内筒；大大降低了结构的复杂性，使结构更加简单，使用方便。
Description
技术领域
本实用新型属于实验装置领域，涉及一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置及方法。
背景技术
三轴压缩试验是测定土体抗剪强度的一种较为先进的试验方法，能较为严格地控制排水条件以及可以测量试件中孔隙水压力的变化。目前，大多数三轴压缩试验均是测试不同围压条件下土样的力学性质和变形规律，并得出内摩擦角与粘聚力，却很少同时模拟不同围压与不同真空度下的固结试验，造成试验研究成果与现场实测结果有较大差别。同时，很多参数无法在室内进行监测和观察。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有设备存在的问题和不足，提供一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置，该试验装置能更准确地测试土样在不同围压、不同堆载与不同真空度下的相关参数。该装置在堆载的基础下同时进行真空固结，从而实现真空-堆载联合预压试验。
本实用新型所采用的技术方案如下：
一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置，包括外框架、以及自下而上设置于外框架内的升降台和筒体；
所述的筒体具有底座和顶盖，其底座和顶盖通过拉杆连接，底座、顶盖与筒体的配合处进行液密封；在筒体内设置有筒体基座，筒体基座底部连接升降台，筒体基座上放置土样，土样内设置排水体系和孔压测试元件，土样上部连接顶帽；所述土样采用土工布包裹，且筒体基座和顶帽均与土工布相连接；顶帽上连接有压力轴，所述的压力轴穿过顶盖与外框架连接，压力轴内部设有与顶帽连通的真空通道，顶帽底部设置有筛孔板；
在所述的压力轴上还设有荷重传感器和位移传感器，荷重传感器位于顶盖下方，位移传感器置于顶盖上方。
该装置还包括轴压控制器、围压控制器、真空泵，轴压控制器与升降台连接，控制升降台升降从而控制轴压，围压控制器与筒体连接控制筒体内围压，真空泵与真空通道连通，用于抽真空。
所述的压力轴与土样、筒体基座和顶帽的中心线重合。
进一步地，所述的位移传感器在试验开始时自动变为零且分布在压力轴左右两侧，可充分减小该试验装置在操作过程中产生的误差。
进一步地，所述的筒体基座与顶帽均设有凹槽，通过箍环卡入凹槽固定土工布，在凹槽上下分别设有加固螺丝以加强密闭效果。
进一步地，所述压力轴的底端与所述顶帽固定连接。
进一步地，所述压力轴与顶盖的连接处、升降台与底座的连接处均通过密封圈密封。
进一步地，所述的真空泵与压力轴连接管道上设有膜下真空表。
进一步地，所述的排水体系采用砂井或塑料排水板。
进一步地，该装置还包括孔压传感器，设置于土样的侧壁、底部和内部，筒体基座上设有孔压测试通道。
进一步地，所述的筒体采用有机玻璃。
本实用新型装置的工作步骤具体如下：
在筒体内设置实验土样、排水体系和孔压测试元件，用土工布包裹土样，并连接筒体基座与顶帽从而密闭土样；打开真空泵将腔体内部的空气和孔隙水抽走，从而使筒体内产生真空荷载；在产生真空荷载的同时，通过轴压控制器控制升降台使土样上升挤压顶帽产生堆载；通过所设置的传感器采集数据进行计算。
本实用新型利用有效应力原理，先将排水板、抽真空装置、感应元件、密封圈等进行安装，随后将土体上的顶帽与筒体基座密闭土样，让其配合筒体底部的升降台上升产生堆载应力的情况下进行真空固结，从而实现真空-堆载联合预压试验。本实用新型的有益效果主要表现在：本实用新型的一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置仅需准备筒体内的土样及土工布，土工布包裹土样、筒体基座与顶帽，使压力轴与三者的中心线重合，不需要设置内筒；顶帽底部有与抽真空通道相通且四周散发的筛孔口，充当真空堆载里的砂垫层，压力轴设有抽真空管道，操作者还可以通过围压控制器控制土样围压，通过轴压控制器控制升降台，通过真空泵、孔压传感器、位移传感器得到的数据更好进行试验操作，大大降低了结构的复杂性，使结构更加简单，使用方便。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的土样和砂井/塑料排水板的横截面示意图；
图3是本实用新型实施例提供的顶帽底部筛孔板示意图；
图4是本实用新型实施例提供的压力轴截面示意图；
图5是本实用新型实施例提供的顶帽或筒体基座处加固螺丝截面示意图；
图6是本实用新型实施例提供的凹槽局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型的三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置作进一步说明。
参照附图1，一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置，包括外框架1、升降台2、底座3、顶盖4、筒体5，所述底座3和顶盖4通过拉杆6连接且底座3与顶盖4之间设置筒体5，筒体5中注入液体，所述底座3和顶盖4与筒体5的配合处进行液密封，围压控制器7与所述筒体5连接控制其围压，所述筒体5内设置筒体基座8，筒体基座8底部连接升降台2(升降台穿过底座后与筒体基座相连)，上面放置土样9，土样9上连接顶帽10，顶帽10上连接有压力轴11，压力轴11穿过所述顶盖4与外框架1连接，压力轴11与顶帽10为不可拆卸连接且内部设有与真空泵12相连的真空通道13，所述压力轴11上设有荷重传感器14；所述压力轴11两侧还设有位移传感器15并置于所述顶盖4上；所述升降台2侧边连接轴压控制器16；所述土样9中设置有砂井或塑料排水板17，此外还可设置有孔隙水压力传感器，设于土样侧壁、底部和内部，从筒体基座8设置的孔压测试通道20连出。
上述装置中，所述位移传感器15在试验开始时自动变为零且分布在压力轴11左右两侧，可充分减小该试验装置在操作过程中的误差。位移传感器15通过升降台2上升挤压土样9确定土样9的压缩量，整个筒体5会随着升降台的升降而上下移动，顶盖移动量就是土体的竖向变形量，因此可以方便地测出土工布18内土样9的竖向位移，便于实验的记录。
上述装置中，筒体基座8和顶帽10通过土工布18相连接将土样9包裹密封。土工布18具有强度高、耐腐蚀特点，形成的密闭空间取代了内筒设置，大大降低了结构的复杂性，使结构更加简单，使用方便。
其中，筒体基座8与顶帽10均设有凹槽，可通过箍环19卡入凹槽固定土工布18，在凹槽上下还可分别设有加固螺丝以加强密闭效果。下部的筒体基座8设有孔压测试通道20。
上述装置中，所述升降台2与顶帽10和压力轴11为轴压装置，所述压力轴11的底端与所述顶帽10的顶面固定连接，所述压力轴11内设有抽真空通道13。真空泵12可通过抽真空通道13将土样9内部的空气和孔隙水抽走，从而使土样9内产生真空荷载。
上述装置中，上部的顶帽10底部设置与抽真空通道13相通的筛孔板23。所述压力轴11与顶盖4连接处、升降台2与底座2连接处均设有密封圈21。真空泵12管道上设有膜下真空表22。
本实用新型实施例的实验装置的工作步骤是：在筒体内设置实验土样、排水体系和孔压测试元件，用土工布连接筒体基座与顶帽密闭土样，在顶帽底部设置与压力轴里抽真空通道相通的筛孔板，可以使用真空泵将腔体内部的空气和孔隙水抽走，从而使有机玻璃筒体内产生真空荷载，在产生真空荷载的情况下，通过轴压控制器控制升降台使土样上升挤压顶帽产生堆载；通过围压传感器、孔隙水压力传感器、位移传感器等数据进行综合计算，更好地进行试验操作。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (9)
1.一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置，其特征在于：包括外框架(1)、以及自下而上设置于外框架内的升降台(2)和筒体(5)；
所述的筒体(5)具有底座(3)和顶盖(4)，其底座(3)和顶盖(4)通过拉杆(6)连接，底座(3)、顶盖(4)与筒体(5)的配合处进行液密封；在筒体(5)内设置有筒体基座(8)，筒体基座(8)底部连接升降台(2)，筒体基座(8)上放置土样(9)，土样内设置排水体系(17)和孔压测试元件，土样上部连接顶帽(10)；所述土样(9)采用土工布(18)包裹，且筒体基座(8)和顶帽(10)均与土工布(18)相连接；顶帽(10)上连接有压力轴(11)，所述的压力轴(11)穿过顶盖(4)与外框架(1)连接，压力轴(11)内部设有与顶帽(10)连通的真空通道(13)，顶帽底部设置有筛孔板(23)；
在所述的压力轴(11)上还设有荷重传感器(14)和位移传感器(15)，荷重传感器(14)位于顶盖(4)下方，位移传感器(15)置于顶盖(4)上方；
该装置还包括轴压控制器(16)、围压控制器(7)、真空泵(12)，轴压控制器(16)与升降台(2)连接，控制升降台升降从而控制轴压，围压控制器(7)与筒体(5)连接控制筒体内围压，真空泵(12)与真空通道连通，用于抽真空；
所述的压力轴(11)与土样(9)、筒体基座(8)和顶帽(10)的中心线重合。
2.如权利要求1所述的一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置，其特征在于：所述位移传感器(15)分布在压力轴左右两侧。
3.如权利要求1所述的一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置，其特征在于：所述的筒体基座(8)与顶帽(10)均设有凹槽，通过箍环(19)卡入凹槽固定土工布，在凹槽上下分别设有加固螺丝。
4.如权利要求1所述的一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置，其特征在于：所述压力轴(11)的底端与所述顶帽(10)固定连接。
5.如权利要求1所述的一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置，其特征在于：所述压力轴(11)与顶盖(4)的连接处、升降台(2)与底座(3)的连接处均通过密封圈密封。
6.如权利要求1所述的一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置，其特征在于：所述的真空泵与压力轴连接管道上设有膜下真空表。
7.如权利要求1所述的一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置，其特征在于：所述的排水体系采用砂井或塑料排水板。
8.如权利要求1所述的一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置，其特征在于：所述的孔压测试元件为孔压传感器，设置于土样的侧壁、底部和内部，筒体基座(8)上设有孔压测试通道(20)。
9.如权利要求8所述的一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置，其特征在于，所述的筒体(5)采用有机玻璃。
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| CN201920699489.4U CN210243382U (zh) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | 一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110160880A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-23 | 浙江工业大学 | 一种三轴状态下土样的真空-堆载联合预压试验装置及方法 |
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2019
- 2019-05-16 CN CN201920699489.4U patent/CN210243382U/zh not_active Expired - Fee Related
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