[發(fā)明專利]可施加背壓的恒定應(yīng)變率固結(jié)試驗裝置及其試驗方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110359159.9
• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN102495194A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張旭;盛佳韌;孟振;葉冠林;王建華
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N3/08
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土工工程室內(nèi)試驗技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種恒定應(yīng)變率固結(jié)試驗裝置，尤其涉及一種可施加背壓的恒定應(yīng)變率固結(jié)試驗裝置；同時，本發(fā)明還涉及上述恒定應(yīng)變率固結(jié)試驗裝置的試驗方法。

背景技術(shù)

土的壓縮性是指土在壓應(yīng)力作用下發(fā)生壓縮變形，體積被壓縮變小的性能。固結(jié)試驗?zāi)康脑谟跍y定天然土體試樣在側(cè)限和軸向排水條件下的變形與壓力、孔隙比與壓力、變形與時間的關(guān)系。通過固結(jié)試驗可獲得土的壓縮系數(shù)、壓縮模量、壓縮指數(shù)、固結(jié)系數(shù)、前期固結(jié)壓力等有關(guān)壓縮性指標(biāo)，作為工程設(shè)計計算的依據(jù)。

恒定應(yīng)變率(CRS)固結(jié)試驗是通過控制應(yīng)變速率來進(jìn)行連續(xù)固結(jié)試驗，可以在較短時間內(nèi)完成固結(jié)，特別適合飽和粘性土進(jìn)行試驗。但由于非擾動土樣在取樣及制樣階段會發(fā)生水分蒸發(fā)及流失，使得土樣不飽和，導(dǎo)致一般CRS固結(jié)試驗結(jié)果不準(zhǔn)確。

如，中國專利CN200710061958.1公開了一種室內(nèi)快速加荷固結(jié)試驗設(shè)備及其方法，屬于巖土工程勘察及各類建筑物地基的變形特性指標(biāo)的測試領(lǐng)域。本設(shè)備由豎向荷載施加裝置、盛放試驗土樣的固結(jié)容器、液體壓力傳感器和變形傳感器、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、PC計算機(jī)組成；本發(fā)明的試驗步驟是：①取樣，經(jīng)抽氣飽和后待用；②將試驗土樣裝入固結(jié)容器，對試樣底部進(jìn)行密封并與傳感器連接；③將固結(jié)容器放置在豎向荷載施加裝置內(nèi)，并在相應(yīng)位置安裝液體壓力傳感器和變形傳感器，進(jìn)行孔隙水壓力和豎向變形測試；④利用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀和PC計算機(jī)進(jìn)行靜態(tài)信號采集、傳輸和記錄。該專利在常規(guī)固結(jié)試驗儀器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，采用了類似的豎向荷載加壓裝置和自動化數(shù)據(jù)測量與采集裝置。可以使試樣以恒定應(yīng)變率快速固結(jié)，具有縮短試驗周期和數(shù)據(jù)記錄自動化的優(yōu)點。然而，上述方案存在沒有提及如何解決試樣飽和的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種可施加背壓的恒定應(yīng)變率固結(jié)試驗裝置，增加土體背壓和自動采集數(shù)據(jù)的功能，可以進(jìn)行飽和試樣CRS固結(jié)試驗。。

此外，本發(fā)明還提供上述恒定應(yīng)變率固結(jié)試驗裝置的試驗方法，增加土體背壓和自動采集數(shù)據(jù)的功能，可以進(jìn)行飽和試樣CRS固結(jié)試驗。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種可施加背壓的恒定應(yīng)變率固結(jié)試驗裝置，所述試驗裝置包括：

軸向荷載控制裝置，用以恒定固結(jié)應(yīng)變率；

背壓控制裝置，用以對試樣施加背壓，確保試樣飽和；

固結(jié)裝置，其一端連接所述軸向荷載控制裝置，另一端連接背壓控制裝置，用以固結(jié)試樣和提供背壓環(huán)境；

數(shù)據(jù)測量與采集裝置，包括若干傳感器、與傳感器連接的數(shù)據(jù)采集儀，各傳感器連接所述固結(jié)裝置，將測得的固結(jié)裝置中元件的位移、壓力模擬信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集儀，并記錄。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述固結(jié)裝置包括加壓桿、固結(jié)儀蓋、底座、飽和器透水石、底部排水管道及壓力室；所述加壓桿上部與軸向荷載控制裝置相連、下部開螺紋口連接固結(jié)儀蓋，用于傳遞上部壓力；所述固結(jié)儀蓋上部通過螺紋與加壓桿連接，用于固定和連接試樣，下部增加環(huán)形排水條紋和透水石來方便排水；所述底座下部通過三軸底盤預(yù)留槽與壓力室底盤接觸，上部通過飽和器透水石預(yù)留槽與飽和器透水石相連，另有環(huán)刀預(yù)留槽用于放置試樣；所述底部排水管道與飽和器透水石預(yù)留槽下部所開排水洞相連，用于測量試樣孔隙水壓力變化；所述壓力室與背壓控制裝置相連，用于對試樣施加背壓。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)測量與采集裝置具體包括：壓力傳感器、位移計、孔壓計、數(shù)據(jù)采集儀和計算機(jī)；所述壓力傳感器輸入端與加壓桿連接，測量壓力，輸出端與數(shù)據(jù)采集儀相連；所述位移計設(shè)置在壓力室上，測量土體軸向變形，輸出端與數(shù)據(jù)采集儀相連；所述孔壓計與底部排水管道相連，測量孔隙水壓力，輸出端與數(shù)據(jù)采集儀相連；所述數(shù)據(jù)采集儀末端與計算機(jī)相連。

進(jìn)一步地，所述固結(jié)裝置進(jìn)一步包括設(shè)置于加壓桿處的測力環(huán)，該測力環(huán)與所述壓力傳感器連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述壓力傳感器為應(yīng)變式壓力傳感器，工作范圍為0～1.0MPa。所述位移計為應(yīng)變式位移傳感器，其工作范圍為：0mm～30mm。所述孔壓計為應(yīng)變式壓力傳感器，其工作范圍為：0MPa～1.0MPa。

一種上述可施加背壓的恒定應(yīng)變率固結(jié)試驗裝置的試驗方法，所述試驗方法包括如下步驟：

步驟S1：按照尺寸制備試樣，調(diào)試軸向荷載控制裝置、背壓控制裝置；

步驟S2：裝配固結(jié)裝置，將試樣裝入固結(jié)裝置，在試樣外部設(shè)置橡皮模，然后放入壓力室；