[發明專利]土工離心模型試驗真空飽和裝置

有效

• 申請號: 201110028218.4
• 申請日: 2011-01-26
• 公開（公告）號: CN102175515A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 凌道盛;郭恒;周燕國;孔令剛;陳云敏;黃博;黃根清
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本發明涉及一種能夠在指定真空度下，以一定速率對模型土樣進行飽和的土工離心模型試驗真空飽和裝置。

背景技術

目前關于土工離心模型試驗裝置的設計并不多，只有用于模型試驗的成像裝置及模型測試樁，暫未發現適用于土工離心模型試驗的真空飽和裝置。

土工離心模型試驗對模型土樣的飽和有特殊的要求。首先，飽和對象的體積較大。受到離心機最大離心加速度和現有傳感器強度的限制，模型比尺不能太大，導致盛裝模型土樣的模型箱尺寸不能太小，一般達到1m³的級別。其次，模型土樣的飽和時間較長。由于模型土樣的飽和度對實驗結果影響很大，因此為了使模型土樣獲得較大的飽和度，保證實驗結果的可信度，要求飽和模型土樣盡量緩慢，勢必造成整個飽和過程要持續較長的時間。再次，飽和模型土樣的壓差只能介于一定的范圍之內。在土工離心機模型實驗中，模型土樣的飽和過程很復雜：一方面，要克服土樣的滲透力作用，要求負壓差有一定的下限值；另一方面，飽和的速度又不能太快，否則會發生模型土樣的滲透破壞，這就要求負壓差又必須有一定的上限值。因此在土工離心機模型實驗中，模型土樣的飽和要求負壓差在一定的范圍內。最后，模型土樣的飽和速度要求可控。在土工離心模型試驗中，模型土樣的飽和是從底部開始，一般要求飽和液體的液面高于模型土樣表面1cm左右。在飽和過程中，模型箱放在飽和箱中，一般看不到液面的變化，常規做法是預先設定一個飽和時間，通過控制飽和速度來達到“1cm”這樣一個要求。飽和速度太大，超出1cm的要求甚至溢出模型箱；飽和速度太小，上部的模型土樣不能飽和，這就要求在飽和過程中，必須控制好飽和的速度。

現有的飽和裝置存在飽和對象的體積較小，飽和時間短，特定負壓差不能設定，飽和的速度無法控制的不足，不能完全滿足土工離心模型試驗飽和土樣制備的特殊性要求。

發明內容

本發明要克服現有飽和裝置存在的上述不足，提供了一種飽和能力不受飽和對象體積限制且飽和速度可控的土工離心模型試驗真空飽和裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

土工離心模型試驗真空飽和裝置，包括為整套裝置提供動力的真空泵，其特征在于：所述真空泵的一端與電源控制柜連接，另一端與作為整套裝置的儲能器的水汽分離罐相連，所述水汽分離罐通過電接點真空壓力表與所述電源控制柜連接，所述真空泵根據所述電接點真空壓力表設定的壓力上限值和下限值實時關閉與啟動；所述水汽分離罐的頂部設有三通閥，所述三通閥的進氣口安裝在所述水汽分離罐上；所述三通閥的第一出氣口通過管路一連接至用于提供飽和空間的飽和箱，所述飽和箱從整套裝置中分離出來，其上設有精密壓力表；所述三通閥的第二出氣口通過管路二連接至飽和系統的供油罐；所述飽和系統包括支撐架，所述供油灌固定在所述支撐架上，所述供油罐用于提供飽和液體，其底部通過管路三連接至飽和箱中的模型箱；

所述管路一由第一真空調壓閥和第一球閥通過透明塑料管并聯組成，用于粗調與微調所述飽和箱的壓力，由于飽和箱容積較大，采用較細的管線抽真空會占用較長的時間，因此在抽真空初始階段，利用接有第一球閥的粗管線；當飽和箱的真空度接近預設的值時，關閉第一球閥，采用第一真空調壓閥對飽和箱的真空度進行精調，使其達到預設的真空度；

所述管路二為接有第二真空調壓閥的通氣管路，用于調節所述供油罐的壓力；

所述管路三為通油管路，由可調速的流量計和第三球閥串聯組成，所述流量計用于調節飽和液體的流速。

進一步，所述供油灌的頂部連接有與其相通的補給灌，所述補給灌敞口固定在所述支撐架上方，用于向所述供油罐內補給飽和液體。

優選的，所述飽和箱的容積可以根據模型箱的大小確定，且其擺放位置可以根據試驗場地靈活變化。

優選的，所述的供油灌和補給灌的材料為有機玻璃。

使用時，將整套裝置的各部件組裝完畢后，通過以下步驟對離心機模型箱內的模型土樣進行飽和：

第一，關閉所有球閥并調節流量計使其處于關閉狀態，向補給罐中加入要飽和的液體，打開第二球閥使飽和液體流入供油罐，直到充滿其容積的80%為止，關閉第二球閥。

第二，調節電接點真空壓力表，設定壓力的上限值和下限值。

第三，打開第四球閥和電源使真空泵啟動。

第四，打開第五球閥、第一球閥和真空調壓閥，對飽和箱進行抽真空，直到飽和箱內的真空度接近預設的值，關閉第一球閥，調節真空調壓閥使飽和箱內的壓力達到設定的壓力值；調節真空調壓閥，使供油罐的壓力達到預設的值。