[發明專利]多級式溫控非飽和蠕變儀

無效

• 申請號: 201210288782.4
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN102854055A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 葉為民;賴小玲;劉毅;宋杰;申淼
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明涉及巖土工程試驗研究領域，具體涉及一種土工試驗儀器，特別涉及一種多級式溫控非飽和蠕變儀。

背景技術

非飽和土力學的發展對傳統土工試驗儀器提出了更高、更精密的要求。現有非飽和土工試驗儀主要通過對傳統土工試驗儀器的改裝而成，如非飽和固結儀、非飽和直剪儀和非飽和三軸儀等。考慮到蠕變試驗的加載特點，飽和土的一維蠕變試驗一般在傳統固結儀上完成。因此，非飽和土的蠕變試驗亦可采用非飽和固結儀完成。根據陳正漢等（2004），國內現有非飽和固結儀主要包括以下幾個部件：臺架、試樣盒、氣壓室、加載系統、排水系統、變形量測系統、孔壓與荷載量測系統等。該儀器部件多，操作較復雜，且試驗過程中豎向壓力和吸力的控制范圍有限；此外，儀器未設置溫度控制裝置，不能進行溫控條件下的蠕變試驗。因此，對于需要在溫度控制條件下進行高固結壓力、高吸力的蠕變試驗來說，則無能為力。例如，為模擬高放廢物深地質處置庫中的緩沖/回填材料——高壓實膨潤土在處置庫環境中的長期熱-水-力耦合特性，需要開展溫控條件下，高壓和高吸力情況下的蠕變試驗，采用現有非飽和固結儀則無法進行研究。更為重要的是，對于非飽和蠕變試驗而言，由于吸力平衡和蠕變均需要較長時間，因此試驗周期非常漫長。而傳統固結儀一臺儀器一次只能開展一個蠕變試驗，這勢必會增加整個蠕變試驗的周期，降低試驗效率和增大試驗成本，嚴重制約了非飽和蠕變理論的發展。為此，設計一種同時可以進行多個蠕變試驗的多級式溫控高壓蠕變儀對于非飽和土力學的發展和完善具有重要意義。（陳正漢，扈勝霞，孫樹芳等.非飽和土固結儀和直剪儀的研制及應用[J].巖土工程學報，2004，26（2）：161-162.）

發明內容

針對現有技術中蠕變試驗豎向壓力和吸力控制范圍有限，不能控溫及試驗周期長等缺陷，本發明的目的是提供一種多級式溫控非飽和蠕變儀，用于對溫控條件下，高吸力和高蠕變壓力情況下的巖土材料一維蠕變特性進行試驗研究。

本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種多級式溫控非飽和蠕變儀，該蠕變儀包括壓力室、吸力控制裝置、溫度控制箱、壓力傳遞裝置、加載裝置和量測裝置；壓力室固設于溫度控制箱內；吸力控制裝置置于溫度控制箱外，溫度控制箱置于加載裝置下端剛性平臺上，壓力傳遞裝置置于各壓力室之間，加載裝置置于溫度控制箱外，量測裝置頂端固設于軸向傳力桿上，底端置于壓力室下平板上。

所述的壓力室包括底座、螺栓、試樣環、鋼罩、密封圈、上透水石、下透水石、活塞、頂蓋、導管和軸向傳力桿；

底座通過螺栓與頂蓋相連；螺栓固設于底座和頂蓋之間；試樣環位于底座上，鋼罩底部罩在試樣環上用于固定試樣環和活塞，鋼罩頂部設有環形密封槽，密封圈放置于環形密封槽內，用來密封鋼罩與頂蓋的縫隙；試樣、上透水石和活塞位于試樣環內，下透水石位于環形排水槽上及試樣的底端，上透水石位于試樣的上端；活塞置于上透水石上方；活塞設有貫穿孔，側壁設有密封圈以密封其與試樣環之間的縫隙；頂蓋置于鋼罩上，通過螺栓與底座固定；頂蓋中間設有大孔供軸向傳力桿穿過，頂蓋中間對稱設有兩個貫穿小孔供導管貫穿；導管一端與活塞的貫穿孔連通，另一端通過頂蓋兩端設置的貫穿孔并與吸力控制裝置連接；軸向傳力桿穿過頂蓋中間大孔與活塞連接。

所述的底座側壁分別設有底座側壁進氣孔和底座側壁出氣孔，用于連接吸力控制裝置，底座頂部中間設有環形密封槽和環形排水槽；環形密封槽設于環形排水槽外部，環形排水槽底部邊緣處設環形排水槽進氣孔，底部中央設環形排水槽出氣孔，分別與底座側壁進氣孔和底座側壁出氣孔連通，環形排水槽頂部放置下透水石，環形密封槽放置密封圈以實現底座與鋼罩之間的密封；螺栓孔設于環形密封槽外部，四個螺栓孔均勻分布于底座的外側，螺栓穿過螺栓孔連接底座和頂蓋。

所述的吸力控制裝置包括氣體循環泵、飽和鹽溶液瓶和過濾裝置，氣體循環泵排氣端通過導管連接飽和鹽溶液瓶的進氣端，飽和鹽溶液瓶的出氣端與過濾裝置的進氣端相連，過濾裝置的出氣端與壓力室一側的導管和底座側壁進氣孔相連，壓力室另一側的導管和底座側壁出氣孔與氣體循環泵的吸氣端連接。

所述的溫度控制箱包括保溫箱、通線孔、循環風扇、基座和下壓板；通線孔固設于保溫箱側壁底端側壁，循環風扇位于保溫箱底部邊緣位置，基座位于保溫箱底部，下壓板位于保溫箱下方，基座穿過保溫箱底部與下壓板連接。

所述的壓力傳遞裝置包括豎直圓柱、滾珠導套和平衡板；豎直圓柱位于基座上，豎直圓柱有三個，豎直放置，呈三角分布，滾珠導套位于豎直圓柱上與豎直圓柱活動連接，平衡板設有多層，位于三根豎直圓柱之間，通過滾珠導套與豎直圓柱連接。