[實用新型]一種縮短三軸試驗中反壓飽和和固結時間的裝置

有效

• 申請號: 201320418322.9
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN203337448U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 孫冠平;劉偉;諶文武;孫美玲
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 姜萬林

技術領域

本實用新型涉及一種縮短三軸試驗中反壓飽和和固結時間的裝置，屬于機械技術領域。

背景技術

目前在土工試驗中常用的飽和方法就是水頭飽和、抽真空飽和、二氧化碳飽和和反壓飽和。其中反壓飽和作為飽和試樣的一種輔助手段在粘土飽和和粉質粘土飽和過程中尤為重要。土工三軸壓縮試驗制樣后的第一步就是對試樣進行飽和，對于沙土可以采用二氧化碳飽和，效果較好，對于純粘土可以采用抽真空飽和，但是對于黃土這種結構松散的特殊粉質粘土，在飽和過程中很容易對試樣產生擾動，對干密度較大的原狀樣可以采用抽真空飽和，對于干密度較小的原狀樣可以采用二氧化碳飽和，但是對于重塑樣，抽真空飽和會在抽氣后的飽水過程中讓土樣發生潰散，二氧化碳飽和的效果也不是很好，飽和之后飽和度仍然達不到95%以上，必須進行反壓飽和以達到飽和。試驗中采用英國生產的GDS非飽和三軸儀對土樣進行反壓飽和，但是目前的反壓飽和過程就是先通二氧化碳然后進行反壓飽和，整個過程需要持續1-2天，試驗中使用的反壓飽和途徑就是根據反壓控制器設定預壓之后直接向土樣的頂部進行反壓飽和，耗費時間較長。

此外，土工三軸壓縮試驗中，固結過程也非常緩慢，持續時間長，GDS非飽和三軸儀采用的固結方式是通過控制器控制試樣中的水向反壓控制器排入，GDS非飽和三軸儀的反壓管路在試樣頂部，所以在固結的過程中，若想將黃土試樣底部的水排出去，需要經過整個試樣，排水路徑很長，固結時間需要持續20h以上，有效固結壓力為150kPa。當黃土的干密度較大時，耗費時間更長。

現有技術為只能通過試樣的頂部進行進、排水，反壓飽和過程中進水，固結過程中排水，排水和進水的路徑較長，花費的試驗時間較長。排水方式和進水方式不符合自然條件下土體的飽和和固結過程。

實用新型內容

本實用新型提供一種縮短三軸試驗中反壓飽和和固結時間的裝置，針對現有技術中，GDS非飽和三軸儀只能通過試樣頂部進行排水和進水的不足，解決儀器在飽和和固結時候單一的進水和排水方式，縮短了試驗時間和更好地模擬土體在自然條件下的飽和和固結過程。

為解決以上技術問題，本實用新型提供如下技術方案：一種縮短三軸試驗中反壓飽和和固結時間的裝置，三軸試驗的土樣安裝于圍壓室內，三通閥設置在圍壓室的外部；所述裝置連接于三軸儀的底座，包括三通閥、二通閥、管路I、管路II和管路III，管路I的一端連接底座，管路I的另一端連接二通閥的一個端口，二通閥的另一端口連接管路II的一端，管路II的另一端連接所述三通閥的進口，三通閥的另一進口連接管路III的一端，管路III的另一端連接三軸儀頂部管路；三通閥的出口連接反壓控制器。?

本實用新型涉及的這種縮短三軸試驗中反壓飽和和固結時間的裝置，可以縮短試驗時間，對于直徑為50mm，高度為100mm的黃土重塑土樣，試驗過程中反壓飽和時間縮短了12h以上，改裝前是36h左右，固結時間縮短了12h以上，改裝前是24h。

附圖說明

圖1為本實用新型縮短三軸試驗中反壓飽和和固結時間的裝置結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，土樣放置于圍壓室8內，包括三通閥6、二通閥4、管路I3、管路II5和管路III7，現有技術的管路連接三軸儀的頂部1，進水和排水都通過同一管路，現對其進行結構改造，將三軸儀底座2連接管路I3，管路I3連接二通閥4，二通閥4連接管路II5，管路II5連接三通閥6，這樣多引出一條進排水管路，原有的連接頂部的管路也匯集連通三通閥6，實現多條管路進排水，提高試驗效率，縮短三軸試驗中反壓飽和和固結時間。

在本次試驗過程中，選用新設計的三通閥6接口對粉質粘土-黃土重塑土樣進行反壓飽和和固結，在反壓飽和的過程中提供圍壓240kPa，提供反壓220kPa,反壓飽和的時間控制為10-12h。在B值檢測通過之后，進行固結，固結的過程中，采用圍壓150kPa土樣進行固結，試驗時間設置為10h。固結過程中發現，在8h時候，一小時內的排水量已經小于試樣體積的千分之一，即達到了固結完成的標準。但是在10h時，效果非常理想，排水量已經達到試樣體積的0.2‰。?

我們在試驗的過程中，通過在GDS三軸儀的底座處連接進、排水管，然后在圍壓室外面設置一個三通接口，將試樣頂部的反壓管路和底座進、排水管平行連接到三通接口的兩頭。這在整個試驗中縮短了反壓飽和過程中的飽和路徑和固結排水過程中的排水路徑，可以大大縮短試驗時間。?

本實用新型所述的具體實施方式并不構成對本申請范圍的限制，凡是在本實用新型構思的精神和原則之內，本領域的專業人員能夠作出的任何修改、等同替換和改進等均應包含在本實用新型的保護范圍之內。