[發明專利]一種土工模型試驗快速飽和裝置

有效

• 申請號: 201410290065.4
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104062218B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 廖少明;武軍
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術領域

本發明涉及一種土工模型試驗快速飽和裝置，可用于對土工模型快速飽和、模擬滲流試驗及測定土體滲流系數。

背景技術

土工模型試驗是巖土工程研究的基本手段之一，在試驗中不可避免的要對土工模型進行飽和，而模型土樣的飽和度對實驗結果影響很大。一般情況下飽和液只有一種組份為脫氣飽和液，特殊情況下，如利用離心試驗研究在地震荷載下的巖土體性質變化時，需要利用動力粘滯性系數較高的液體來模擬原型中的受力情況，因此在這種情況下需用多種組份配置粘滯性飽和液。目前有三種常用的飽和方法：飽和液體中雨落法形成飽和土工模型法、土工模型底部充飽和液飽和法、抽真空飽和法。

然而，飽和液體中雨落法形成飽和土工模型法僅適用于砂土，而且難以形成高密實度土體。而土工模型底部充飽和液飽和法則難以檢測其飽和效果，如果飽和液充入速度過快，空氣不能及時排出，會造成大部分氣體密閉于土體中；如果飽和液充入速度較慢，則耗時較長，同時，對于深度較大的土工模型需用高壓充飽和液，這樣會不可避免地對飽和液注入口附近的土體產生局部滲流破壞。雖然，抽真空飽和法的飽和速度快、效果好，但一般需另外制作密封飽和箱，其造價較高、搬運移動不便，并不適用于大體積模型試驗，同時，在搬運過程中不可避免地會對土體造成一定程度的擾動。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種飽和速度快且可控、飽和效果好、造價低且不受模型試驗尺寸限制的土工模型試驗快速飽和裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種土工模型試驗快速飽和裝置，該裝置包括飽和液混合桶、飽和液進液管、液體泵、空氣出氣管、密封氣液分離桶、真空泵及模型試驗箱，所述的飽和液混合桶通過飽和液進液管依次連接液體泵和模型試驗箱的進液口，所述的模型試驗箱出氣口則通過空氣出氣管依次連接密封氣液分離桶和真空泵。

所述飽和液混合桶的一側壁設有至少兩個開口，用于連接不同飽和液組分進液管，在飽和液混合桶的另一側壁下方設有一開口，用于連接飽和液進液管；所述的飽和液混合桶上方設有攪拌電動機，該攪拌電動機的動力轉動軸與設置在飽和液混合桶中的攪拌棒相連接。

所述的模型試驗箱中放置有模型土，該模型試驗箱包括上蓋板、底板、前面板、后面板、左面板及右面板，所述的上蓋板通過固定螺栓與前面板、后面板、左面板及右面板相連接，上蓋板與前面板、后面板、左面板及右面板的連接處設有密封橡膠圈。

所述的模型試驗箱內左右兩端分別設有飽和液滲入夾艙和抽氣夾艙，所述飽和液滲入夾艙的上方通過飽和液豎向進液管與模型試驗箱中的飽和液進液管相連通，飽和液滲入夾艙與模型土之間設有飽和液滲入夾艙開孔板，所述抽氣夾艙的上方通過豎向抽氣管與模型試驗箱中的空氣出氣管相連通，抽氣夾艙與模型土之間設有抽氣夾艙開孔板。

所述的飽和液滲入夾艙中垂直設有至少兩層飽和液滲入夾艙肋板，防止飽和液滲入夾艙在模型土側向壓力作用下變形，所述飽和液滲入夾艙肋板上等間距設有飽和液滲入夾艙肋板連通孔，以使飽和液滲入夾艙內液面等高，保證土體各部分在均勻的滲流壓力下飽和；所述的飽和液滲入夾艙開孔板上等間距設有飽和液滲入孔，飽和液可由此滲入模型土體中，該飽和液滲入孔上設有鋼絲網，以避免沖刷土體顆粒和防止土體顆粒進入飽和液滲入夾艙。

所述的抽氣夾艙中垂直設有至少兩層抽氣夾艙肋板，防止抽氣夾艙在模型土側向壓力作用下變形，所述抽氣夾艙肋板上等間距設有抽氣夾艙肋板連通孔，以使夾艙內氣壓相同，保證土體各部分氣體在均勻的壓力差下被抽出，所述的抽氣夾艙開孔板上等間距設有空氣抽出孔，模型土體中的空氣由此被抽出，該空氣抽出孔上設有細不銹鋼鋼絲網，以避免局部氣壓過高和防止土體顆粒進入抽氣夾艙。

所述的前面板與飽和液滲入夾艙、抽氣夾艙相接觸的位置處均設有透明液位觀測管及液位測量標尺，所述前面板的左、右兩端的上方還分別設有模型試驗箱進氣管。

所述的飽和液進液管沿液體泵至模型試驗箱一段依次設有閥門、液體流量表及液壓表。

所述的空氣出氣管沿真空泵至密封氣液分離桶一段依次設有閥門、真空壓力表及氣體流量表。

所述的密封氣液分離桶的底部還設有泄液管，該泄液管上設有閥門。