CN212989118U

CN212989118U - 一种气囊围压式渗流装置

Info

Publication number: CN212989118U
Application number: CN202020949127.9U
Authority: CN
Inventors: 彭述权; 王培宇; 樊玲; 张珂嘉
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2021-04-16
Anticipated expiration: 2030-05-29

Abstract

本实用新型公开了一种气囊围压式渗流装置，包括底板、试样组件、顶盖和围压施加单元，所述底板顶部形成支撑台，所述支撑台四周环绕设置有多个支座，所述底板顶部设置有与支座滑动配合的第一滑轨，所述支座与支撑台之间通过螺栓固定连接，支座上设置有竖向支撑；所述竖向支撑靠近试样组件的一侧形成开口腔，所有竖向支撑的开口腔合拢构成环状气囊安装腔；所述围压施加单元包括安装在环状气囊安装腔内的环状气囊以及充气组件。采用本申请的气囊围压式渗流装置，一方面，通过环绕试样组件的环状气囊给试样组件施加围压，大大提高了试样所受围压的均匀性和精度；另一方面，竖向支撑相对底板可移动，大大提高了试样与环状气囊安装的便利性。

Description

一种气囊围压式渗流装置

技术领域

本实用新型涉及岩土工程渗流性能检测试验设备领域，具体涉及一种气囊围压式渗流装置。

背景技术

近年来，随着工程建设的快速发展，由土体变形过大引起的工程问题时有发生，学术界和工程界对土体变形特性开展了大量的试验研究，主要包括三轴试验、固结试验、直剪试验等。由于能最大程度地模拟土体的自然受力状态，三轴试验是研究土体变形特性最常用的试验方法。但是，三轴试验也存在以下不足：目前的三轴仪均采用水作为围压介质，导致沿试样高度的围压误差较大，如高度为0.6m的大型粗粒土试样上、下表面围压差达6kPa。

申请号为201910204200.1的中国专利提到了一种“应力与渗流耦合作用下岩土体的试验装置及方法”，其公开了采用气囊施加围压的方式，该装置能够对试样提供稳定性好、精度高的围压，且围压沿试样高度误差小，在试样变形较大时围压仍维持恒定，但仍存在如下弊端：1、采用周向布置的四个气囊形成围压，相邻气囊之间存在间隙，间隙处的围压力相对薄弱，这势必会影响试样受围压的均匀性以及精度；2、竖向支撑位置固定，这给试样和气囊的安装带来了极大的不便利性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种气囊围压式渗流装置，以便提高试样所受围压的均匀性和精度，同时提高试样和环状气囊安装的便利性。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种气囊围压式渗流装置，包括底板、试样组件、顶盖和围压施加单元，所述底板顶部形成与试样组件的底部支撑连接的支撑台，所述支撑台四周环绕设置有多个支座，所述底板顶部设置有与支座滑动配合的第一滑轨，所述支座与支撑台之间通过螺栓固定连接，支座上设置有竖向支撑，所述顶盖通过螺栓与竖向支撑的顶部固定连接；所述竖向支撑靠近试样组件的一侧形成开口朝向试样组件的开口腔，所有竖向支撑的开口腔合拢构成环状气囊安装腔；所述围压施加单元包括安装在环状气囊安装腔内的环状气囊以及与环状气囊气流连通的充气组件；所述顶盖和底板上分别设置有进水管道和出水管道。

进一步，所述试样组件包括试样、设置在试样顶部和底部的透水石以及外套于试样且上、下端均开口的乳胶套，所述顶盖侧面和支撑台侧面均开设有凹槽，所述乳胶套的上、下端分别通过箍紧件与上、下端的凹槽嵌套连接。

进一步，所述支座的顶部设置有与竖向支撑滑动配合的第二滑轨，所述竖向支撑与支座之间通过螺栓实现滑动锁紧。

进一步，所述充气组件包括通过气流管路连接的空气压缩机、气压控制室和气压阀。

进一步，所述环状气囊上设置有气嘴，所述竖向支撑上设置有与气嘴套接的气嘴套，所述充气组件与气嘴气流连通。

进一步，所述出水管道的底部设置有烧杯和电子天平。

进一步，还包括数控系统，所述数控系统包括数据采集模块、数据处理模块和计算机控制模块。

进一步，还包括用于围压压力实时采集的围压传感器。

进一步，所述进水管道和出水管道处均设置有水压传感器。

进一步，所述进水管道通过供水系统供水。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种气囊围压式渗流装置，包括底板、试样组件、顶盖和围压施加单元，所述底板顶部形成与试样组件的底部支撑连接的支撑台，所述支撑台四周环绕设置有多个支座，所述底板顶部设置有与支座滑动配合的第一滑轨，所述支座与支撑台之间通过螺栓固定连接，支座上设置有竖向支撑，所述顶盖通过螺栓与竖向支撑的顶部固定连接；所述竖向支撑靠近试样组件的一侧形成开口朝向试样组件的开口腔，所有竖向支撑的开口腔合拢构成环状气囊安装腔；所述围压施加单元包括安装在环状气囊安装腔内的环状气囊以及与环状气囊气流连通的充气组件；所述顶盖和底板上分别设置有进水管道和出水管道。采用本申请的气囊围压式渗流装置，一方面，通过环绕试样组件的环状气囊给试样组件施加围压，大大提高了试样所受围压的均匀性和精度；另一方面，竖向支撑相对底板可移动，大大提高了试样与环状气囊安装的便利性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1的局部结构示意图。

图3为试样装配示意图。

图4为环形气囊示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1-4所示：本实施例提供了一种气囊围压式渗流装置，包括底板1、试样组件、顶盖23和围压施加单元。所述底板1的底部通过支架4支撑，底板1顶部形成支撑台，所述支撑台四周环绕设置有多个支座3，所述底板顶部设置有与支座滑动配合的第一滑轨2，所述支座上设置有竖向支撑6，所述竖向支撑6靠近试样组件的一侧形成开口朝向试样组件的开口腔，所有竖向支撑的开口腔合拢构成用于安装环状气囊7的环状气囊安装腔。在具体使用过程中，竖向支撑6可随支座3一同沿第一滑轨2滑动，进而远离支撑台或靠近支撑台，大大提高了试样8与环状气囊7安装的便利性。待环状气囊7与试样8安装好后，使支座3紧贴支撑台，并通过螺栓12使二者固定连接。优选地，所述支座3的顶部设置有与竖向支撑滑动配合的第二滑轨13，所述竖向支撑6与支座3之间通过螺栓12实现滑动锁紧，以便进一步提高实验组装的便利性。

所述试样组件的底部与支撑台支撑连接，顶部通过顶盖23压紧，所述顶盖23通过螺栓12与竖向支撑6的顶部固定连接。试样组件包括试样8、设置在试样顶部和底部的透水石5以及外套于试样且上、下端均开口的乳胶套9，所述顶盖侧面和支撑台侧面均开设有凹槽11，所述乳胶套9的上、下端分别通过箍紧件与上、下端的凹槽嵌套连接，所述箍紧件可以为抱箍或氟橡胶密封圈，具体安装时，利用箍紧件扎紧乳胶套，使其与凹槽密封套接即可。

所述围压施加单元包括安装在环状气囊安装腔内的环状气囊7以及与环状气囊7气流连通的充气组件；具体来说，所述环状气囊7上设置有气嘴142，所述竖向支撑6上设置有与气嘴7套接的气嘴套141，所述充气组件与气嘴气流连通；所述充气组件包括通过气流管路连接的空气压缩机16、气压控制室17和气压阀18。实验时，往环状气囊内充气，通过环状气囊对试样施加围压，围压压力通过围压传感器实时采集。由于采用环状气囊给试样组件施加围压，大大提高了试样所受围压的均匀性和精度。

所述顶盖和底板上分别设置有进水管道15和出水管道10，所述进水管道15和出水管道10处均设置有水压传感器，进水管道15通过供水系21统供水，所述出水管道10的底部设置有烧杯19和电子天平20。

所述数控系统22包括数据采集模块、数据处理模块和计算机控制模块，所述计算机控制模块包括试验步骤编辑设定模块、试验自动程控编程器。在具体试验过程中，数据采集模块可实时记录测量试样当前的围压、进出口渗透压力值、轴向、环向应变值、出口流量；数据处理模块可以绘制出相应的应力—应变曲线、渗透系数变化规律曲线；计算机控制模块可以调整施加的围压值、轴压值、渗透水压值、疲劳加载频率及疲劳加载形式。这些功能模块的具体电路结构均为现有技术，这里不做详细介绍。

具体实验步骤如下：

步骤1，制样。所使用的的试样尺寸为50mm×100mm，在装样前岩石样品在水中浸泡24小时以达到饱和。

步骤2，装样。先将乳胶套的下端装在支撑台的凹槽11上，通过氟橡胶密封圈固定，在支撑台上端面依次放置透水石5、试样8、透水石5，然后将乳胶套的上端装在顶盖23的凹槽上，使顶盖23的下端与上透水石紧密接触，通过氟橡胶密封圈固定。

步骤3，安装环状气囊。将环状气囊安装在环状气囊安装腔后，通过第一滑轨2推动支座3与支撑台紧密接触，再通过支座3上的螺栓12固定。使环状气囊上的气嘴142穿过竖向支撑6的气嘴套141，确保气囊充气后能与试样保持紧密接触。通过第二滑轨13推动竖向支撑6与顶盖23紧密接触，由顶盖23上的螺栓12和竖向支撑6上的螺栓12固定。

步骤4，施加围压。开启空气压缩机16与气压阀18，通过气压控制室17控制气囊压力，对试样施加围压至预设值，围压值通过围压传感器实时采集。

步骤5，施加渗透水压。打开进水管道15，通过供水系统21施加渗透水压力至预设值，出水管道10与电子天平20连接，进行渗流试验。在渗流过程中，进水管道和出水管道压力分别由端部的水压传感器实时采集，渗流水量数据由电子天平实时采集。

步骤6，卸载拆样。打开气嘴142，排除环状气囊7内的空气，空气净后打开顶盖，拆除试样8，试验完毕。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种气囊围压式渗流装置，其特征在于：包括底板、试样组件、顶盖和围压施加单元，所述底板顶部形成与试样组件的底部支撑连接的支撑台，所述支撑台四周环绕设置有多个支座，所述底板顶部设置有与支座滑动配合的第一滑轨，所述支座与支撑台之间通过螺栓固定连接，支座上设置有竖向支撑，所述顶盖通过螺栓与竖向支撑的顶部固定连接；所述竖向支撑靠近试样组件的一侧形成开口朝向试样组件的开口腔，所有竖向支撑的开口腔合拢构成环状气囊安装腔；所述围压施加单元包括安装在环状气囊安装腔内的环状气囊以及与环状气囊气流连通的充气组件；所述顶盖和底板上分别设置有进水管道和出水管道。

2.根据权利要求1所述的气囊围压式渗流装置，其特征在于：所述试样组件包括试样、设置在试样顶部和底部的透水石以及外套于试样且上、下端均开口的乳胶套，所述顶盖侧面和支撑台侧面均开设有凹槽，所述乳胶套的上、下端分别通过箍紧件与上、下端的凹槽嵌套连接。

3.根据权利要求2所述的气囊围压式渗流装置，其特征在于：所述支座的顶部设置有与竖向支撑滑动配合的第二滑轨，所述竖向支撑与支座之间通过螺栓实现滑动锁紧。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的气囊围压式渗流装置，其特征在于：所述充气组件包括通过气流管路连接的空气压缩机、气压控制室和气压阀。

5.根据权利要求4所述的气囊围压式渗流装置，其特征在于：所述环状气囊上设置有气嘴，所述竖向支撑上设置有与气嘴套接的气嘴套，所述充气组件与气嘴气流连通。

6.根据权利要求5所述的气囊围压式渗流装置，其特征在于：所述出水管道的底部设置有烧杯和电子天平。

7.根据权利要求6所述的气囊围压式渗流装置，其特征在于：还包括数控系统，所述数控系统包括数据采集模块、数据处理模块和计算机控制模块。

8.根据权利要求7所述的气囊围压式渗流装置，其特征在于：还包括用于围压压力实时采集的围压传感器。

9.根据权利要求8所述的气囊围压式渗流装置，其特征在于：所述进水管道和出水管道处均设置有水压传感器。

10.根据权利要求9所述的气囊围压式渗流装置，其特征在于：所述进水管道通过供水系统供水。