CN216160405U - 一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，包括控制部分、软件采集部分和加压部分，控制部分为电脑PC端，软件采集部分为上位机软件，通过电脑上位机软件对加压部分控制压力数据的采集；加压部分包括压力室、轴压加压装置和压力系统，压力室设置在轴压加压装置底座上，且在压力室内安放有试样，试样顶部安放压盖，侧部套设有乳胶膜，轴压加压装置对试样施加轴压，压力系统与压力室连通，对试样施加压力；使用时，通过反压装置、围压装置和渗透压装置，测量试样在恒定轴压下三轴方向的反压压力、反渗透压力和围压压力，在三轴试验中进行力、应力、应变控制加载，用于测定非饱和土三轴固结和剪切性质，具有体积小、测试精度高的特点。

Description

一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪

技术领域

本实用新型涉及粘土检测实验设备技术领域，具体涉及一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪。

背景技术

粘性土分为分散性粘性土和非分散性粘性土两大类，分散性粘土是一种在低含盐量水中(或纯净水中)离子相互之间的排斥力超过相互吸引力，导致土体的颗粒分散的粘性土；而这种分散性粘土中由于土粒间的分散作用可使得分散的土粒随水流动，为土体的渗透变形和破坏提供了条件，导致土体流失的发生；

而在现代建筑施工过程中，为避免地基发生如上所述原因导致的土体流失，往往需要在勘察过程中对地基质量进行勘测，从而根据不同地基的地质情况，制定出相应的地基改良方案，为后期建筑施工提供理论依据；

而目前对于黏土分散性的测量中，所使用的渗透试验仪均为单轴或者双轴试验仪来测量土体的渗透性，而我们知道，建筑地基在地基土壤中，其受到的力是由三个方向挤压而来的，即通过三轴施压的，因此现有的单轴或者双轴试验仪仅能大概测量得到土体的渗透性，并不能完成对于黏土分散性的精准测量，因此并不适于现代测量精度要求。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，在使用时，通过设置在本试验仪上的反压装置、围压装置和渗透压装置，能够同时测量试样在恒定轴压下三轴方向的反压压力、反渗透压力和围压压力，本试验仪可以在三轴试验中进行力、应力、应变控制加载，用于测定非饱和土的三轴固结和剪切性质；同时根据排水条件，可进行不固结不排水剪(UU)、固结不排水剪(CU或

)和固结排水剪(CD)试验；还可进行多级加载的固结/压缩试验，具有体积小、重量轻、振动小、噪音低、使用方便、测试精度高、适宜室内或现场使用的特点。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，包括控制部分、软件采集部分和加压部分，所述控制部分为电脑PC端，软件采集部分为上位机软件，通过电脑上位机软件对加压部分进行控制，进行压力数据的采集；所述加压部分包括压力室、轴压加压装置和压力系统，所述压力室设置在轴压加压装置底座上的实验盘上，且在压力室内安放有试样，试样的顶部安放有上压盖，侧部套设有乳胶膜，轴压加压装置通过上压盖对试样施加轴压，所述压力系统与压力室连通，对放置在压力室内的试样施加压力；

所述压力室包括上部压力室和压力室底座，上部压力室与压力室底座之间通过压紧螺栓连接，所述试样安放在上部压力室与压力室底座之间，且在上部压力室上设置有压力室活塞杆，所述压力室活塞杆与轴压加压装置和上压盖分别配合使用。

优选的，所述的轴压加压装置包括轴压连接杆、横梁、压杆、荷载传感器和底座，所述轴压连接杆设置在横梁与底座之间，所述压杆设置在横梁中间，所述荷载传感器设置在压杆上，且压杆的压头部为圆形球体，与设置在压力室活塞杆上端部的承接凹槽配合使用。

优选的，所述的上部压力室包括连杆、下压盘、玻璃钢桶和上压盘，所述玻璃钢桶设置在下压盘与上压盘之间，通过连杆将下压盘与上压盘连接，且在所述上压盘上设置有排气孔，所述排气孔通过排气螺丝控制；所述压力室活塞杆活动设置在上压盘的圆心上，且压力室活塞杆的下端部与设置在上压盖上的轴压施加孔配合使用。

优选的，所述的压力室底座上设置有反压孔、渗流孔和围压孔，所述反压孔与内侧加压口连通，所述内侧加压口通过加压软管与设置在上压盖上的反压加压孔连通；所述压紧螺栓通过转杆活动设置在压力室底座上，与设置在下压盘上的U形连接口配合使用。

优选的，所述的压力系统为反压装置，反压装置包括反压器、水箱和反压管，所述反压管的一端与反压孔连接，另一端与反压器的出水口连接，反压器的进水孔与水箱连接，通过反压器的缸体推动出水，对试样施加反压，且反压管在靠近反压孔的一端设置有控制阀门，所述反压器由上位机软件控制。

优选的，所述的压力系统为围压装置，围压装置包括围压器、水箱和围压管，围压管的一端与围压孔连接，另一端与围压器连接，通过围压器的缸体推动出水，对试样施加围压，且围压管在靠近围压孔的一端设置有控制阀门，所述围压器由上位机软件控制。

优选的，所述的压力系统还包括渗透压装置，渗透压装置包括盛样杯和渗流管，所述渗流管的一端与渗流孔连接，另一端与盛样杯连通，所述盛样杯内设置有滤网；且在所述盛样杯的底部还设置有泄流口，所述泄流口与泵流管的一端连接，泵流管的另一端与水箱连接，且在泵流管的管路上分别设置有计流器、截流阀和真空泵，其中所述截流阀设置在泵流管的两端，计流器由上位机软件控制，统计泵流管流量。

优选的，所述的试样的圆心处设置有轴心孔，所述轴心孔内填充有细沙或碎石，且在所述试样的上、下两端均安放有陶土板，所述上压盖安放在上部陶土板上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，与现有技术相比，本实用新型的改进之处在于：

本实用新型设计了一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，包括轴压加压装置、反压装置、围压装置和渗透压装置，在使用时，能够同时测量试样在恒定轴压下三轴方向的反压压力、反渗透压力和围压压力等应力数据；且本试验仪满足“三轴粘土分散性针孔实验”，也可满足“三轴压缩试验”中包含UU、CU、CD等实验方法，同时还可进行多级加载的固结/压缩试验，具有体积小、重量轻、振动小、噪音低、使用方便、测试精度高、适宜室内或现场使用的优点；

且经验证，本粘土分散性针孔三轴渗透试验仪符合标准规范： GB/T24107.1-2009土工试验仪器三轴仪应变控制式三轴仪； GB/T24107.2-2009土工试验仪器三轴仪应力控制式三轴仪；GBT 50123-1999土工试验方法标准；JTG E40-2007公路土工试验规程； TB10102-2010铁路工程土工试验规程，SL 237-1999土工试验规程的要求。

附图说明

图1为本实用新型粘土分散性针孔三轴渗透试验仪加压部分的结构示意图。

图2为本实用新型轴压加压装置的结构示意图。

图3为本实用新型压力室的结构示意图。

图4为本实用新型上部压力室的剖视图。

图5为本实用新型压力室底座的剖视图。

图6为本实用新型试样的剖视图。

图7为本实用新型反压装置的结构示意图。

图8为本实用新型围压装置和渗透压装置的结构示意图。

其中：1.反压装置，11.反压器，12.反压管，2.压力室，21.上部压力室，211.连杆，212.下压盘，213.玻璃钢桶，214.上压盘， 215.排气孔，216.U形连接口，22.压力室活塞杆，221.承接凹槽， 23.压力室底座，231.反压孔，232.渗流孔，233.围压孔，234.内侧加压口，235.转杆，24.压紧螺栓，3.试样，31.轴心孔，32.陶土板， 4.乳胶膜，5.上压盖，51.轴压施加孔，6.围压装置，61.围压器， 62.围压管，7.渗透压装置，71.盛样杯，72.滤网，73.计流器，74. 截流阀，75.真空泵，76.渗流管，77.泵流管，8.荷载传感器，9.轴压加压装置，91.轴压连接杆，92.横梁，93.压杆，94.底座，95.实验盘。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的描述。

参照附图1-8所示的一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，包括控制部分、软件采集部分和加压部分，所述控制部分为电脑PC端，软件采集部分为上位机软件，通过电脑上位机软件对加压部分进行控制，进行压力数据的采集；所述电脑PC端为工业电脑，上位机软件安装在电脑PC端，用于实时控制加载速度、力值、围压、反压、孔压、排水量，采集、储存轴向应力、应变、位移及孔隙水压力，并根据实验方法绘制相对应的曲线，后台可导出原始数据，打印试验报告；所述加压部分包括压力室2、轴压加压装置9和压力系统，所述压力室2设置在轴压加压装置9底座上的实验盘95上，且在压力室2内安放有试样3，试样3的顶部安放有上压盖5，侧部套设有乳胶膜4，所述轴压加压装置9通过上压盖5对试样3施加轴压，所述压力系统与压力室2连通，通过压力系统对放置在压力室2内的试样3施加压力，来进行“三轴粘土分散性针孔实验”和“三轴压缩试验”；

所述压力室2包括上部压力室21和压力室底座23，上部压力室21与压力室底座23之间通过压紧螺栓24可拆卸连接，所述试样 3安放在上部压力室21与压力室底座23之间，具体放置在压力室底座23内的陶土板32上，且在上部压力室21上设置有压力室活塞杆22，所述压力室活塞杆22与轴压加压装置9和上压盖5分别配合使用，对试样3施加压力；

所述轴压加压装置9包括轴压连接杆91、横梁92、压杆93、荷载传感器8和底座94，所述轴压连接杆91设置在横梁92与底座 94之间，将横梁92与底座94连接，所述压杆93设置在横梁92中间，所述荷载传感器8设置在压杆93上，对压杆93施加轴力时的轴力进行测量，且所述压杆93的压头部为圆形球体，所述圆形球体与设置在压力室活塞杆22上端部的承接凹槽221配合使用，即在施加轴力时，所述压杆93的压头部圆形球体压在承接凹槽221内，对压力室活塞杆22施加压力。

优选的，所述的上部压力室21包括连杆211、下压盘212、玻璃钢桶213和上压盘214，所述玻璃钢桶213设置在下压盘212与上压盘214之间，通过连杆211将下压盘212与上压盘214连接，且在所述上压盘214上设置有排气孔215，所述排气孔215通过排气螺丝控制；所述压力室活塞杆22活动设置在上压盘214的圆心上，且压力室活塞杆22的下端部与设置在上压盖5上的轴压施加孔51 配合使用，便于对上压盖5施加轴力；所述压力室底座23上设置有反压孔231、渗流孔232和围压孔233，所述反压孔231与内侧加压口234连通，所述内侧加压口234通过加压软管25与设置在上压盖 5上的反压加压孔52连通，给试样3施加反压；所述压紧螺栓24 通过转杆235活动设置在压力室底座23上，与设置在下压盘212上的U形连接口216配合使用，即当上部压力室21与压力室底座23 对准安装后，通过向上转动压紧螺栓24，使得压紧螺栓24与U形连接口216相互卡紧，并转动对应位置的螺母，将上部压力室21与压力室底座23紧密连接，防止在加压过程中漏水和漏气。

优选的，所述的试样3的圆心处设置有一轴心孔31，所述轴心孔31内填充有细沙或者碎石，且在所述试样3的上、下两端均安放有陶土板32，便于进行饱和或不饱和实验，所述上压盖5安放在上部陶土板32上。

实施例1：所述的压力系统为反压装置1，反压装置1包括反压器11、水箱和反压管12，所述反压管12的一端与反压孔231连接，另一端与反压器11的出水口连接，反压器11的进水孔与水箱连接，利用水箱供水，使用时，通过上位机软件控制反压器11的缸体推动出水，对试样3施加反压，且为便于在施加反压的过程中对反压进行控制，在反压管12靠近反压孔231的一端设置有控制阀门，所述反压器11由上位机软件控制，进行加压和压力数据的采集。

实施例2：在施加围压时，所述的压力系统为围压装置6，围压装置6包括围压器61、水箱和围压管62，围压管62的一端与围压孔233连接，另一端与围压器61连接，围压器61通过注水管与水箱连通，利用水箱提供水，在使用时，通过上位机软件控制围压器 61的缸体推动出水，对试样3施加围压，进行围压实验，且为便于对加压过程进行控制，在围压管62靠近围压孔233的一端设置有控制阀门，所述围压器61由上位机软件控制，进行加压和压力数据的采集。

实施例3：在进行试样3的渗透压力试验时，所述的压力系统还包括渗透压装置7，渗透压装置7包括盛样杯71和渗流管76，所述渗流管76的一端与渗流孔232连接，另一端与盛样杯71连通，所述盛样杯71内设置有滤网72，对通过渗流管76的水进行过滤；且在所述盛样杯71的底部还设置有泄流口，所述泄流口与泵流管 77的一端连接，泵流管77的另一端与水箱连接，且在泵流管77的管路上分别设置有用于统计流量的计流器73、截流阀74和真空泵75，其中所述截流阀74设置在泵流管77的两端，进行水流控制，所述计流器73由上位机软件控制，对通过泵流管77的流量进行统计，以反应试样3的渗透水的体积，计算渗透压力。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，其特征在于：包括控制部分、软件采集部分和加压部分，所述控制部分为电脑PC端，软件采集部分为上位机软件；所述加压部分包括压力室(2)、轴压加压装置(9)和压力系统，所述压力室(2)设置在轴压加压装置(9)底座上的实验盘(95)上，且在压力室(2)内安放有试样(3)，试样(3)的顶部安放有上压盖(5)，侧部套设有乳胶膜(4)，轴压加压装置(9)通过上压盖(5)对试样(3)施加轴压，所述压力系统与压力室(2)连通，对放置在压力室(2)内的试样(3)施加压力；

所述压力室(2)包括上部压力室(21)和压力室底座(23)，上部压力室(21)与压力室底座(23)之间通过压紧螺栓(24)连接，所述试样(3)安放在上部压力室(21)与压力室底座(23)之间，且在上部压力室(21)上设置有压力室活塞杆(22)，所述压力室活塞杆(22)与轴压加压装置(9)和上压盖(5)分别配合使用。

2.根据权利要求1所述的一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，其特征在于：所述的轴压加压装置(9)包括轴压连接杆(91)、横梁(92)、压杆(93)、荷载传感器(8)和底座(94)，所述轴压连接杆(91)设置在横梁(92)与底座(94)之间，所述压杆(93)设置在横梁(92)中间，所述荷载传感器(8)设置在压杆(93)上，且压杆(93)的压头部为圆形球体，与设置在压力室活塞杆(22)上端部的承接凹槽(221)配合使用。

3.根据权利要求1所述的一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，其特征在于：所述的上部压力室(21)包括连杆(211)、下压盘(212)、玻璃钢桶(213)和上压盘(214)，所述玻璃钢桶(213)设置在下压盘(212)与上压盘(214)之间，通过连杆(211)将下压盘(212)与上压盘(214)连接，且在所述上压盘(214)上设置有排气孔(215)，所述排气孔(215)通过排气螺丝控制；所述压力室活塞杆(22)活动设置在上压盘(214)的圆心上，且压力室活塞杆(22)的下端部与设置在上压盖(5)上的轴压施加孔(51)配合使用。

4.根据权利要求3所述的一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，其特征在于：所述的压力室底座(23)上设置有反压孔(231)、渗流孔(232)和围压孔(233)，所述反压孔(231)与内侧加压口(234)连通，所述内侧加压口(234)通过加压软管(25)与设置在上压盖(5)上的反压加压孔(52)连通；所述压紧螺栓(24)通过转杆(235)活动设置在压力室底座(23)上，与设置在下压盘(212)上的U形连接口(216)配合使用。

5.根据权利要求4所述的一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，其特征在于：所述的压力系统为反压装置(1)，反压装置(1)包括反压器(11)、水箱和反压管(12)，所述反压管(12)的一端与反压孔(231)连接，另一端与反压器(11)的出水口连接，反压器(11)的进水孔与水箱连接，通过反压器(11)的缸体推动出水，对试样(3)施加反压，且反压管(12)在靠近反压孔(231)的一端设置有控制阀门，所述反压器(11)由上位机软件控制。

6.根据权利要求4所述的一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，其特征在于：所述的压力系统为围压装置(6)，围压装置(6)包括围压器(61)、水箱和围压管(62)，围压管(62)的一端与围压孔(233)连接，另一端与围压器(61)连接，且围压管(62)在靠近围压孔(233)的一端设置有控制阀门，所述围压器(61)由上位机软件控制。

7.根据权利要求6所述的一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，其特征在于：所述的压力系统还包括渗透压装置(7)，渗透压装置(7)包括盛样杯(71)和渗流管(76)，所述渗流管(76)的一端与渗流孔(232)连接，另一端与盛样杯(71)连通，所述盛样杯(71)内设置有滤网(72)；且在所述盛样杯(71)的底部还设置有泄流口，所述泄流口与泵流管(77)的一端连接，泵流管(77)的另一端与水箱连接，且在泵流管(77)的管路上分别设置有计流器(73)、截流阀(74)和真空泵(75)，其中所述截流阀(74)设置在泵流管(77)的两端，计流器(73)由上位机软件控制，统计泵流管流量。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种粘土分散性针孔三轴渗透试验仪，其特征在于：所述的试样(3)的圆心处设置有轴心孔(31)，所述轴心孔(31)内填充有细沙或碎石，且在所述试样(3)的上、下两端均安放有陶土板(32)，所述上压盖(5)安放在上部陶土板(32)上。

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