[發(fā)明專利]一種固結(jié)試驗(yàn)中吸力量測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410362568.8
• 申請(qǐng)日: 2014-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104165981A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔凱;黃邦文;黃輝;李歡歡;楊燁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24;G01L5/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種室內(nèi)非飽和土力學(xué)實(shí)驗(yàn)中用于測(cè)量土體基質(zhì)吸力的裝置，尤其是公開(kāi)一種在非飽和土固結(jié)試驗(yàn)中既量測(cè)固結(jié)參數(shù)又量測(cè)土體吸力參數(shù)的裝置及其使用方法。

背景技術(shù)

在吸力量測(cè)技術(shù)中，目前應(yīng)用較多的主要如下四種：軸平移法、張力計(jì)法、濾紙法和電熱傳導(dǎo)傳感器法。其中張力計(jì)技術(shù)可以直接測(cè)量負(fù)孔隙水壓力，當(dāng)孔隙氣壓力等于大氣壓力時(shí)負(fù)孔隙水壓力等于基質(zhì)吸力。張力計(jì)測(cè)量結(jié)果的精確度取決于土體與張力計(jì)之間是否接觸良好。因此在實(shí)際的室內(nèi)試驗(yàn)中，欲測(cè)量土體中的吸力，一般是將張力計(jì)(已充水飽和)的陶瓷頭直接插入土體中。

然而，將張力計(jì)的陶瓷頭直接插入土中并保證兩者接觸良好并非易事。首先，張力計(jì)上的陶瓷頭比較脆弱，容易破碎，在插入過(guò)程中稍不注意便有可能損壞，這一點(diǎn)在野外試驗(yàn)中更容易出現(xiàn)。其次，如果土體和陶瓷頭接觸不良好，測(cè)量范圍將會(huì)受到“氣蝕”現(xiàn)象的影響。因此，有必要設(shè)計(jì)一種裝置或者采用一種方法，在既保證不用將張力計(jì)插入土中便能保證土體和張力計(jì)接觸良好的基礎(chǔ)上，又能保證裝置的氣密性和水密性良好，不會(huì)出現(xiàn)“氣蝕”現(xiàn)象。

如果要在非飽和土的固結(jié)試驗(yàn)中用張力計(jì)量測(cè)土體吸力，同時(shí)得到固結(jié)參數(shù)和吸力參數(shù)，直接將張力計(jì)插入尺寸有限的土樣內(nèi)必將影響量測(cè)結(jié)果：張力計(jì)插入土體中，其作用相當(dāng)于樁插入土中，直接影響固結(jié)試驗(yàn)結(jié)果；固結(jié)試驗(yàn)軸向荷載通過(guò)土體傳遞至張力計(jì)，其作用效果將直接影響吸力量測(cè)值。

基于以上所述張力計(jì)的局限性和非飽和土固結(jié)試驗(yàn)中吸力量測(cè)的需要，設(shè)計(jì)此固結(jié)試驗(yàn)吸力量測(cè)裝置及其使用方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在于提供一種簡(jiǎn)易實(shí)用、操作簡(jiǎn)便、量測(cè)準(zhǔn)確的的吸力量測(cè)裝置。在結(jié)合現(xiàn)有吸力量測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用、操作簡(jiǎn)便、使用方便、量測(cè)結(jié)果可靠的目的。

本專利解決上述吸力量測(cè)技術(shù)的方案是：

一種固結(jié)試驗(yàn)中吸力量測(cè)裝置，整體由四個(gè)圓形不銹鋼構(gòu)件制成，從上到下依次為：試樣盒1、試驗(yàn)裝置底座2、張力計(jì)固定板4和墊塊6；各部分之間用內(nèi)六角螺栓連接緊固；試樣盒1中間為內(nèi)表面光滑平直的用于盛放待檢測(cè)土樣的圓柱形空腔，。試樣盒周圍均勻地鉆六個(gè)用于和裝置底座連接緊固的M5螺紋孔。

所述試驗(yàn)裝置底座，由圓柱形不銹鋼加工而成。根據(jù)所選用的張力計(jì)類型和尺寸的不同，中間加工成適應(yīng)于選定的張力計(jì)的安裝孔，以插入張力計(jì)。本實(shí)施例中將張力計(jì)安裝孔加工成適用于安裝ImperialCollege類型張力計(jì)的尺寸。裝置底座起承上啟下的作用，通過(guò)螺栓將吸力量測(cè)裝置四部分連接成整體。

所述張力計(jì)固定板，由圓柱形不銹鋼板加工而成，外徑宜比張力計(jì)安裝孔稍大并便于和密封蓋固定為宜。張力計(jì)固定板中央加工成階梯型，形成與密封蓋密合的形狀；外圈圓周均勻的鉆三個(gè)M4螺紋孔，用于和試驗(yàn)裝置底座緊固。

所述試驗(yàn)裝置底座和張力計(jì)固定板用M4螺栓進(jìn)行緊固，密合后形成的張力計(jì)安裝孔，用于安裝張力計(jì)。

所述墊塊，由圓柱形不銹鋼加工而成，其主要作用是支承上部荷載。為節(jié)約材料和減輕重量，中間可加工成空心，下部預(yù)留張力計(jì)布線孔。

所述試驗(yàn)裝置底座和墊塊用三個(gè)M5螺栓緊固，使上部構(gòu)建全部支承于墊塊上，承受試驗(yàn)過(guò)程中的上部荷載。軸向荷載通過(guò)固結(jié)儀的加載裝置(如杠桿加載，液壓加載等)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明固結(jié)試驗(yàn)中吸力量測(cè)裝置，使用時(shí)用一塊黑色橡膠膜在土體上方形成一個(gè)高度約1.5cm的空間，防止試驗(yàn)過(guò)程中水分蒸發(fā)以及空氣壓力影響孔隙氣壓力，從而可能影響試驗(yàn)結(jié)果。

本發(fā)明裝置通過(guò)土樣底部張力計(jì)上表面的嚴(yán)密接合，保證量測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免了室內(nèi)試驗(yàn)中將張力計(jì)插入土中引起的量測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。

本發(fā)明裝置結(jié)合現(xiàn)有吸力量測(cè)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用、操作簡(jiǎn)便、量測(cè)結(jié)果可靠。在多項(xiàng)關(guān)于非飽和土力學(xué)的課題研究中，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，用此固結(jié)試驗(yàn)中吸力量測(cè)裝置及其使用方法測(cè)得的室內(nèi)土體吸力值結(jié)果較準(zhǔn)確。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了非飽和土的固結(jié)試驗(yàn)中共同進(jìn)行固結(jié)試驗(yàn)和吸力參數(shù)量測(cè)，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：一是通過(guò)土樣底部張力計(jì)上表面的嚴(yán)密接合，保證量測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免了室內(nèi)試驗(yàn)中將張力計(jì)插入土中引起的量測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確；二是用一塊黑色橡膠膜在土體上方形成一個(gè)高度約1.5cm的空間，防止試驗(yàn)過(guò)程中水分蒸發(fā)以及空氣進(jìn)入影響試驗(yàn)結(jié)果。

附圖說(shuō)明

圖1是固結(jié)試驗(yàn)中吸力量測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是試樣盒的立面圖；圖3是試樣盒的平面圖。

圖4是裝置底座的立面圖；圖5是裝置底座的平面圖。