CN218349936U - 一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置，包括真空试样桶、盛有无气水的水桶、真空抽泵机和反压装置；真空试样桶内设置有固定承台，固定承台上设置有饱和器，饱和器包括上钢圈、下钢圈以及布设在上钢圈和下钢圈之间的三瓣筒，上钢圈和下钢圈之间设置多根带有螺纹帽的螺纹杆以连接，上钢圈、下钢圈内均设置有压力板和滤石片，三瓣筒外套设有环箍以锁止；水桶与真空试样桶连通、且之间设置有无气水阀门；真空抽泵机与真空试样桶连通、且之间设置有负压阀门和压力表；反压装置与真空试样桶连通、且之间设置有反压阀门。本实用新型操作简单，易于操作，抽气饱和与反压饱和相结合，更易实现土样的饱和，相对现有装置可有效提高效率。

Description

一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置

技术领域

本实用新型涉及土样饱和技术领域，尤其涉及一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置。

背景技术

土的静动三轴是土工试验之一，是室内检测土的特性重要试验之一。土体静动测试技术，直接影响着土的特性研究，而土样的饱和是静动测试的基础。

土样的饱和主要有四种：水头饱和法、通二氧化碳饱和法、真空抽气饱和法和反压力饱和法。水头饱和法与通二氧化碳饱和法主要适用于粉土或者粉质砂土；对于塑性指数偏大的黏土或者膨胀性黏土不适用于水头饱和与通二氧化碳饱和法，而需使用抽气饱和法或反压力饱和法，但这两种饱和方式需分别在真空箱和动三轴上单独进行，耗费时间较长，试验效率低，严重影响试验进程。因此，亟需一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置。

发明内容

本实用新型为了解决现有的黏土饱和方法耗费时间过长的问题，提供一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置，实现抽气饱和或反压力饱和的集成，以便于进行动静三轴试验，方便操作，也可提高试验效率。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置，包括真空试样桶、盛有无气水的水桶、真空抽泵机和反压装置；

所述真空试样桶包括桶体和可拆卸设置在桶体上端的桶盖，桶盖可将桶体封闭或开启；

所述真空试样桶内设置有固定承台，所述固定承台上设置有饱和器，所述饱和器包括上钢圈、下钢圈以及布设在上钢圈和下钢圈之间的三瓣筒，所述上钢圈和下钢圈之间设置多根带有螺纹帽的螺纹杆以连接，保证上钢圈和下钢圈连接的牢靠，上钢圈、下钢圈内均设置有压力板和滤石片以封闭三瓣筒，所述三瓣筒外套设有环箍以锁止，环箍可将三瓣筒固定；

所述水桶与真空试样桶连通、且之间设置有无气水阀门；所述真空抽泵机与真空试样桶连通、且之间设置有负压阀门和压力表；所述反压装置与真空试样桶连通、且之间设置有反压阀门。

进一步地，所述桶盖为有机玻璃制成的盖体结构，桶盖与桶体之间设置有乳胶垫以密封，实现真空试样桶良好的密封性。

进一步地，所述固定承台布设在桶体底部，固定承台上方竖向布设所述饱和器。

进一步地，所述上钢圈和下钢圈上下间隔布设，上钢圈和下钢圈均包括内夹持环和外连接块，所述内夹持环为圆环体，内夹持环内圈为阶梯状，内夹持环外圈环向均设有三个所述外连接块。

进一步地，所述上钢圈和下钢圈的内夹持环之间布设所述三瓣筒，内夹持环内圈嵌合所述压力板和滤石片，保证压力板和滤石片安装的固定，两个压力板厚度不一，位于上方的压力板较厚，位于下方的压力板较薄，滤石片紧抵在三瓣筒两端以形成封闭空腔，土体试样即置于此封闭空腔内；

所述上钢圈和下钢圈相对应的外连接块之间布设所述螺纹杆，螺纹杆数量为三根、环向布设在三瓣筒周侧。

进一步地，所述水桶和真空试样桶之间设置有无气水管道以连通，所述无气水管道末端穿过桶盖右侧伸入桶体内，无气水管道上布设所述无气水阀门以控制通断。

进一步地，所述真空抽泵机和真空试样桶之间设置有真空管道以连通，所述真空管道末端穿过桶体右侧伸入桶体内，真空管道上布设所述负压阀门和压力表，用于控制真空管道的通断和监测真空压力变化。

进一步地，所述反压装置包括反压控制器、水泵和反压传感器，水泵和真空试样桶之间设置有反压管道以连通；所述反压管道末端穿过桶盖中部和上钢圈内的压力板后、伸入饱和器内，反压管道上布设所述反压阀门以控制通断。反压控制器控制水泵可持续施加反压，加快黏土饱和，反压传感器便于实时检测施加反压大小。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型结构设计合理，在真空试样桶内将装有待饱和黏土试样的饱和器放置于固定承台之上，使试样桶过下部滤石片与桶内无气水充分接触，保证试样底部也可与水相连，便于土样饱和。

本实用新型将反压饱和法与真空饱和法俩种方法结合，使得两种饱和方式可以在同一设备上实现，且可同时进行。两种不同饱和方式结合，使得试件内部处于真空状态，残余气体在真空饱和的过程中溶于水，从而实现土样的饱和。整个试验过程便于操作，可有效提高土样饱和效率。

附图说明

图1是本实用新型一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置的整体结构示意图。

图2是本实用新型一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置的反压装置运行状态示意图。

图3是本实用新型一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置的饱和器示意图。

附图中标号为：1真空试样桶，2水桶，3真空抽泵机，4反压装置，41反压控制器、42水泵，5固定承台，6饱和器，61上钢圈，62下钢圈，63三瓣筒，7内夹持环，8外连接块，9螺纹帽，10螺纹杆，11环箍，12压力板，13滤石片，14无气水管道，15无气水阀门，16负压阀门，17压力表，18真空管道，19反压管道，20反压阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细描述：

如图1~图3所示，一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置，包括真空试样桶1、盛有无气水的水桶2、真空抽泵机3和反压装置4。

真空试样桶1用于盛装饱和器6，真空试样桶1包括桶体和可拆卸设置在桶体上端的桶盖，桶盖为有机玻璃制成的盖体结构，桶盖可将桶体封闭。

为了更好的保证桶盖与桶体安装的密封性，在桶盖与桶体之间设置有乳胶垫，桶盖和桶体挤压乳胶垫以实现密封作用。

为了实现饱和器6的安装，真空试样桶1内设置有固定承台5，固定承台5布设在桶体底部，固定承台5上设置有饱和器6，即固定承台5上方竖向布设饱和器6，饱和器6用于土样的饱和试验。

饱和器6选用可盛放50×100mm土样的饱和器6，饱和器6包括上钢圈61、下钢圈62以及布设在上钢圈61和下钢圈62之间的三瓣筒63。上钢圈61和下钢圈62上下间隔布设，上钢圈61和下钢圈62均包括内夹持环7和外连接块8，内夹持环7为圆环体，外连接块8为块体。

为了实现上钢圈61和下钢圈62的连接，在上钢圈61和下钢圈62之间设置多根带有螺纹帽9的螺纹杆10以连接，螺纹帽9采用蝶帽。具体的，内夹持环7外圈环向均设有三个外连接块8，在上钢圈61和下钢圈62相对应的外连接块8之间布设螺纹杆10，螺纹杆10数量为三根，三根螺纹杆10环向布设在三瓣筒63周侧。

上钢圈61和下钢圈62之间夹持三瓣筒63，也即是上钢圈61和下钢圈62的内夹持环7之间布设三瓣筒63，三瓣筒63内盛装有土样，三瓣筒63外套设有环箍11，用于锁止三瓣筒63。

上钢圈61、下钢圈62内均设置有压力板12和滤石片13，用于封闭三瓣筒63。为了便于压力板12与滤石片13的安装，内夹持环7内圈为阶梯状，内夹持环7内圈嵌合压力板12和滤石片13，滤石片13为过滤石制成的片体结构，滤石片13紧抵在三瓣筒63两端以形成封闭空腔，此封闭空腔内布设土样。

水桶2与真空试样桶1连通、且之间设置有无气水阀门15。具体的，水桶2和真空试样桶1之间设置有无气水管道14以连通，无气水管道14末端穿过桶盖右侧伸入桶体内，无气水管道14上布设无气水阀门15，用于控制无气水管道14的通断以及水流速度。

真空抽泵机3与真空试样桶1连通、且之间设置有负压阀门16和压力表17，真空抽泵机3即为抽真空机械泵，其功率2500W，抽气速率8L/s，可连续抽气，保证真空试样桶1内部处于-0.1MPa。具体的，真空抽泵机3和真空试样桶1之间设置有真空管道18以连通，真空管道18末端穿过桶体右侧伸入桶体内，真空管道18上布设负压阀门16和压力表17，负压阀门16用于控制真空管道18的通断，压力表17实时监测真空试样桶1内部气压变化。

反压装置4与真空试样桶1连通、且之间设置有反压阀门20。具体的，反压装置4包括反压控制器41、水泵42和反压传感器，水泵42和真空试样桶1之间设置有反压管道19以连通。反压管道19末端穿过桶盖中部和上钢圈61内的压力板12后、伸入饱和器6内，反压管道19上布设反压阀门20，用于控制反压管道19的通断。调节反压控制器41控制水泵42通过压力板12向待饱和黏土注水，提供反压，加快黏土饱和，反压传感器实时监测反压大小。

利用本实用新型开展黏土饱和试验的步骤如下：步骤一、制备好50mm×100mm的标准土样试件。步骤二、把试件放入饱和器6的三瓣筒63内，并拧紧螺纹帽9和环箍11，将桶盖安装在桶体顶部实现真空试样桶1的封闭。步骤三、真空抽泵机3接通电源，打开负压阀门16、关闭反压阀门20和无气水阀门15，真空抽泵机3进行抽气四个小时，观察压力表17的读数，保证压力表17的读数处于-0.1MPa稳定不变即达到试样内部真空的目的。

步骤四、缓缓打开无气水阀门15，使得水桶2内的无气水缓缓注入真空试样桶1内，注水过程中，保持内部压力依旧处于-0.1MPa状态，直至无气水完全注满真空试样桶1。步骤五、关闭负压阀门16和无气水阀门15、打开反压阀门20，操作反压装置4中的反压控制器41，控制水泵42通过反压管道19向压力板12注水，水透过滤石片13被压入试样中，使得试样孔隙水压力升高，一定压力下，试件的内部的残余空气溶入水，同时试样外部的三瓣筒63可限制试样向四周膨胀破坏，从而达到饱和目的。

以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (8)

1.一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置，其特征在于，包括真空试样桶（1）、盛有无气水的水桶（2）、真空抽泵机（3）和反压装置（4）；

所述真空试样桶（1）包括桶体和可拆卸设置在桶体上端的桶盖；

所述真空试样桶（1）内设置有固定承台（5），所述固定承台（5）上设置有饱和器（6），所述饱和器（6）包括上钢圈（61）、下钢圈（62）以及布设在上钢圈（61）和下钢圈（62）之间的三瓣筒（63），所述上钢圈（61）和下钢圈（62）之间设置多根带有螺纹帽（9）的螺纹杆（10）以连接，上钢圈（61）、下钢圈（62）内均设置有压力板（12）和滤石片（13）以封闭三瓣筒（63），所述三瓣筒（63）外套设有环箍（11）以锁止；

所述水桶（2）与真空试样桶（1）连通、且之间设置有无气水阀门（15）；所述真空抽泵机（3）与真空试样桶（1）连通、且之间设置有负压阀门（16）和压力表（17）；所述反压装置（4）与真空试样桶（1）连通、且之间设置有反压阀门（20）。

2.根据权利要求1所述的一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置，其特征在于，所述桶盖为有机玻璃制成的盖体结构，桶盖与桶体之间设置有乳胶垫以密封。

3.根据权利要求1所述的一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置，其特征在于，所述固定承台（5）布设在桶体底部，固定承台（5）上方竖向布设所述饱和器（6）。

4.根据权利要求1所述的一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置，其特征在于，所述上钢圈（61）和下钢圈（62）上下间隔布设，上钢圈（61）和下钢圈（62）均包括内夹持环（7）和外连接块（8），所述内夹持环（7）为圆环体，内夹持环（7）内圈为阶梯状，内夹持环（7）外圈环向均设有三个所述外连接块（8）。

5.根据权利要求4所述的一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置，其特征在于，所述上钢圈（61）和下钢圈（62）的内夹持环（7）之间布设所述三瓣筒（63），内夹持环（7）内圈嵌合所述压力板（12）和滤石片（13），滤石片（13）紧抵在三瓣筒（63）两端以形成封闭空腔；

所述上钢圈（61）和下钢圈（62）相对应的外连接块（8）之间布设所述螺纹杆（10），螺纹杆（10）数量为三根、环向布设在三瓣筒（63）周侧。

6.根据权利要求1所述的一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置，其特征在于，所述水桶（2）和真空试样桶（1）之间设置有无气水管道（14）以连通，所述无气水管道（14）末端穿过桶盖右侧伸入桶体内，无气水管道（14）上布设所述无气水阀门（15）以控制通断。

7.根据权利要求1所述的一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置，其特征在于，所述真空抽泵机（3）和真空试样桶（1）之间设置有真空管道（18）以连通，所述真空管道（18）末端穿过桶体右侧伸入桶体内，真空管道（18）上布设所述负压阀门（16）和压力表（17）。

8.根据权利要求1所述的一种可高效实现黏土饱和的室内试验装置，其特征在于，所述反压装置（4）包括反压控制器（41）、水泵（42）和反压传感器，水泵（42）和真空试样桶（1）之间设置有反压管道（19）以连通；

所述反压管道（19）末端穿过桶盖中部和上钢圈（61）内的压力板（12）后、伸入饱和器（6）内，反压管道（19）上布设所述反压阀门（20）以控制通断。

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