[發明專利]一種可直接飽和土樣的吸力精確控制型壓力板儀

有效

• 申請號: 201210189656.3
• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN102680665A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 林鴻州;龐維福;彭建兵
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明涉及一種測定土樣土水特征曲線的裝置，尤其是涉及一種可直接飽和土樣的吸力精確控制型壓力板儀。

背景技術

土水特征曲線是指土壤吸力與土的含水量、飽和度或體積含水率之間的關系曲線。土水特征曲線是非飽和土的本構模型的重要組成部分，可用以估算非飽和土的強度和滲透系數等，因此它是非飽和土力學中關鍵的參數和基本的測試內容。目前，國內外測定土的土水特征曲線一般是采用壓力板儀或滲透固結型壓力板儀等，這些壓力板儀在使用過程中存在以下問題：

(1)土樣的初始飽和條件不易實現。由于傳統壓力板儀的制樣器與陶土板之間存在空隙，使得飽和土樣中的水在試驗開始前便會流出，導致試驗結束后，無法利用量測的數據準確反算出低吸力條件下土樣的含水量。

(2)低吸力條件不易控制。傳統對土壤吸力的控制只分高、低兩級，由于低氣壓段量程較大，因此受限于壓力表的精度，難于準確反映實際的吸力值，對低吸力范圍的土水特征曲線的測定造成了較大影響，特別是對裂隙土的土水特征曲線難以準確測定。

(3)缺乏數據采集的自動化。試驗數據需試驗人員定期讀取，易造成人為操作誤差，影響了數據的準確度，且不能對試驗過程進行實時監測。

(4)吸力平衡條件不易判定。由于低吸力條件不易控制，且缺乏對試驗過程中土樣水分與吸力變化的實時監測，使得試驗過程中土樣受吸力控制不穩的影響，導致吸力平衡條件不易判斷。

(5)壓力容器的控溫效果不佳。壓力容器的溫度易隨環境變化，導致水蒸氣易在壓力容器內壁冷凝，使得對土樣含水量的測定存在一定的誤差。

(6)壓力容器內的空氣飽和度不易控制。土樣周圍的非飽和空氣會使土樣的水分逐漸蒸發，影響了試驗結果。

(7)水分蒸發的誤差易被忽視。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種可直接飽和土樣的吸力精確控制型壓力板儀，其設計合理、簡便易用，可使土水特征曲線的測定結果更為準確，測定方法更加便利。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種可直接飽和土樣的吸力精確控制型壓力板儀，其特征在于：包括壓力室系統、吸力控制系統、土樣抽氣飽和系統、沖刷系統、水質量測量系統和數據自動采集系統；所述壓力室系統包括底座和設置在所述底座上方的頂蓋，以及安裝在所述底座上的陶土板、制樣器和控溫保濕裝置；所述頂蓋包括固結用頂蓋和普通頂蓋，所述底座由相連接的上底座和下底座兩部分組成，所述制樣器安裝在上底座上，所述下底座上開有沖刷凹槽，所述陶土板設置在沖刷凹槽上，所述沖刷系統與沖刷凹槽相接且用于沖刷陶土板擴散出的空氣，所述沖刷系統與水質量測量系統相接，所述制樣器內設置有土樣，所述土樣與陶土板表面接觸且土樣中排出或吸入的水質量由水質量測量系統進行量測；所述上底座上開有給排水管道，所述頂蓋上開有進抽氣口，所述給排水管道和進抽氣口均與土樣抽氣飽和系統相接；所述吸力控制系統與壓力室系統相接，所述數據自動采集系統通過電纜與壓力室系統、吸力控制系統和水質量測量系統均相接并實現對試驗數據的實時采集以繪制土水特征曲線。

上述的一種可直接飽和土樣的吸力精確控制型壓力板儀，其特征在于：所述制樣器的外壁上設置有螺紋，所述制樣器的上端設置有刃口，所述制樣器與上底座固定連接，所述制樣器的下端設置有第一O型橡膠墊圈。

上述的一種可直接飽和土樣的吸力精確控制型壓力板儀，其特征在于：所述控溫保濕裝置由溫度控制裝置和保濕裝置組成，所述溫度控制裝置包括外室桶壁和設置在外室桶壁上的溫控加熱棒，所述保濕裝置包括內室桶壁和貼在內室桶壁內壁上的濾紙；所述外室桶壁上口敞開，所述外室桶壁的上端與所述頂蓋的下底面有距離，所述外室桶壁通過第二螺栓固定在上底座上，所述外室桶壁與上底座之間設置有第二O型橡膠墊圈。

上述的一種可直接飽和土樣的吸力精確控制型壓力板儀，其特征在于：所述土樣抽氣飽和系統包括儲水槽和真空泵，所述儲水槽通過第二管道與給排水管道連通，所述儲水槽上貼有用于測量其內部水位變化的第一刻度標尺，所述第二管道上安裝有第一閥門；所述真空泵通過第一管道與進抽氣口連通，所述第一管道上安裝有真空壓力表、第二閥門和第三閥門。