[實用新型]一種固結試驗中吸力量測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420419141.2
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN204129038U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設計）人: 崔凱;黃邦文;黃輝;李歡歡;楊燁
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01L5/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本發(fā)明專利涉及一種室內非飽和土力學實驗中用于測量土體基質吸力的裝置，尤其是公開一種在非飽和土固結試驗中既量測固結參數(shù)又量測土體吸力參數(shù)的裝置及其使用方法。?

背景技術

在吸力量測技術中，目前應用較多的主要如下四種：軸平移法、張力計法、濾紙法和電熱傳導傳感器法。其中張力計技術可以直接測量負孔隙水壓力，當孔隙氣壓力等于大氣壓力時負孔隙水壓力等于基質吸力。張力計測量結果的精確度取決于土體與張力計之間是否接觸良好。因此在實際的室內試驗中，欲測量土體中的吸力，一般是將張力計(已充水飽和)的陶瓷頭直接插入土體中。?

然而，將張力計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，張力計上的陶瓷頭比較脆弱，容易破碎，在插入過程中稍不注意便有可能損壞，這一點在野外試驗中更容易出現(xiàn)。其次，如果土體和陶瓷頭接觸不良好，測量范圍將會受到“氣蝕”現(xiàn)象的影響。因此，有必要設計一種裝置或者采用一種方法，在既保證不用將張力計插入土中便能保證土體和張力計接觸良好的基礎上，又能保證裝置的氣密性和水密性良好，不會出現(xiàn)“氣蝕”現(xiàn)象。?

如果要在非飽和土的固結試驗中用張力計量測土體吸力，同時得到固結參數(shù)和吸力參數(shù)，直接將張力計插入尺寸有限的土樣內必將影響量測結果：張力計插入土體中，其作用相當于樁插入土中，直接影響固結試驗結果；固結試驗軸向荷載通過土體傳遞至張力計，其作用效果將直接影響吸力量測值。?

基于以上所述張力計的局限性和非飽和土固結試驗中吸力量測的需要，設計此固結試驗吸力量測裝置及其使用方法。?

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在于提供一種簡易實用、操作簡便、量測準確的的吸力量測裝置。在結合現(xiàn)有吸力量測技術的基礎上，對現(xiàn)有技術進行優(yōu)化與改進，以達到經(jīng)濟實用、操作簡便、使用方便、量測結果可靠的目的。?

本專利解決上述吸力量測技術的方案是：?

一種固結試驗中吸力量測裝置，整體由四個圓形不銹鋼構件制成，從上到下依次為：試樣盒1、試驗裝置底座2、張力計固定板4和墊塊6；各部分之間用內六角螺栓連接緊固；試樣盒1中間為內表面光滑平直的用于盛放待檢測土樣的圓柱形空腔。試樣盒周圍均勻地鉆六個用于和裝置底座連接緊固的M5螺紋孔。?

試樣盒和裝置底座兩者交界面上墊有一環(huán)形橡膠墊圈以保證試樣盒的密封性；試樣盒和裝置底座采用均勻分布的六個內六角M5螺栓進行無縫緊固。?

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

所述張力計固定板，由圓柱形不銹鋼板加工而成，外徑宜比張力計安裝孔稍大并便于和密封蓋固定為宜。張力計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M4螺紋孔，用于和試驗裝置底座緊固。?

所述試驗裝置底座和張力計固定板用M4螺栓進行緊固，密合后形成的張力計安裝孔，用于安裝張力計。?

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，下部預留張力計布線孔。?

所述試驗裝置底座和墊塊用三個M5螺栓緊固，使上部構建全部支承于墊塊上，承受試驗過程中的上部荷載。軸向荷載通過固結儀的加載裝置(如杠桿加載，液壓加載等)實現(xiàn)。?

本發(fā)明固結試驗中吸力量測裝置，使用時用一塊黑色橡膠膜在土體上方形成一個高度約1.5cm的空間，防止試驗過程中水分蒸發(fā)以及空氣壓力影響孔隙氣壓力，從而可能影響試驗結果。?

本發(fā)明裝置通過土樣底部張力計上表面的嚴密接合，保證量測結果的準確性，避免了室內試驗中將張力計插入土中引起的量測結果不準確。?

本發(fā)明裝置結合現(xiàn)有吸力量測技術進行優(yōu)化與改進，經(jīng)濟實用、操作簡便、量測結果可靠。在多項關于非飽和土力學的課題研究中，經(jīng)多次實驗驗證，用此固結試驗中吸力量測裝置及其使用方法測得的室內土體吸力值結果較準確。?

本發(fā)明實現(xiàn)了非飽和土的固結試驗中共同進行固結試驗和吸力參數(shù)量測，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在：一是通過土樣底部張力計上表面的嚴密接合，保證量測結果的準確性，避免了室內試驗中將張力計插入土中引起的量測結果不準確；二是用一塊黑色橡膠膜在土體上方形成一個高度約1.5cm的空間，防止試驗過程中水分蒸發(fā)以及空氣進入影響試驗結果。?

附圖說明