[發(fā)明專利]非飽和土三軸試驗(yàn)基質(zhì)吸力快速平衡裝置及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610179994.7
• 申請(qǐng)日: 2016-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN105842420B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建中;胡喜艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所43114
• 代理人: 鄧建輝

1.一種非飽和土三軸試驗(yàn)基質(zhì)吸力快速平衡裝置，包括試樣帽(1)和壓力室底座(2)，其特征在于：所述的試樣帽(1)和壓力室底座(2)中都內(nèi)置有孔隙氣壓管道(16)、孔隙水壓管道(15)和反壓管道(14)，所述的壓力室底座(2)與試樣帽(1)上均鑲嵌有連接所述的孔隙氣壓管道(16)的環(huán)柱狀多孔透水石(8)以及位于所述的環(huán)柱狀多孔透水石(8)中且與所述的孔隙水壓管道(15)連接的高進(jìn)氣值陶土板(7)構(gòu)成雙排水-排氣系統(tǒng)；所述的試樣帽(1)和所述的壓力室底座(2)內(nèi)均設(shè)有處于所述的高進(jìn)氣值陶土板(7)下方的螺旋水槽(3)，所述的螺旋水槽(3)的一端與所述的孔隙水壓管道(15)連接，另一端與所述的反壓管道(14)連接；氣壓傳感器與孔隙氣壓控制器以及所述的試樣帽(1)和壓力室底座(2)上的孔隙氣壓管道(16)通過氣壓控制閥(21)連接，在所述的孔隙氣壓控制器、所述的試樣帽(1)和所述的壓力室底座(2)上的孔隙氣壓管道上分別設(shè)置有小閥門；反壓傳感器與反壓控制器以及所述的試樣帽(1)和所述的壓力室底座(2)上的反壓管道(14)通過反壓控制閥(19)連接，在所述的反壓控制器、所述的試樣帽(1)和壓力室底座(2)上的所述的反壓管道(14)上分別設(shè)置有小閥門；所述的試樣帽(1)和壓力室底座(2)上的所述的孔隙水壓管道(15)通過三通閥式的孔隙水壓控制閥(20)連接并合并成一根管道，連接孔隙水壓力測量管道。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非飽和土三軸試驗(yàn)基質(zhì)吸力快速平衡裝置，其特征在于：所述的高進(jìn)氣值陶土板(7)、環(huán)柱狀多孔透水石(8)、壓力室底座(2)內(nèi)側(cè)以及所述的螺旋水槽(3)的槽頂用環(huán)氧樹脂緊密地粘合在一起。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非飽和土三軸試驗(yàn)基質(zhì)吸力快速平衡裝置，其特征在于：所述的環(huán)柱狀多孔透水石(8)的材質(zhì)是帶孔不銹鋼板。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非飽和土三軸試驗(yàn)基質(zhì)吸力快速平衡裝置，其特征在于：所述的試樣帽(1)的材質(zhì)是有機(jī)玻璃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非飽和土三軸試驗(yàn)基質(zhì)吸力快速平衡裝置，其特征在于：所述的壓力室底座(2)的材質(zhì)是不銹鋼材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非飽和土三軸試驗(yàn)基質(zhì)吸力快速平衡裝置，其特征在于：所述的壓力室底座(2)和試樣帽(1)內(nèi)部均為儲(chǔ)水室(11)，儲(chǔ)水室(11)內(nèi)充滿除氣水，除氣水與所述的螺旋水槽(3)和高進(jìn)氣值陶土板(7)相接觸，避免所述的螺旋水槽(3)和高進(jìn)氣值陶土板(7)底面出現(xiàn)氣泡阻礙孔隙水排出而導(dǎo)致基質(zhì)吸力平衡時(shí)間加長。

7.使用權(quán)利要求1所述的非飽和土三軸試驗(yàn)基質(zhì)吸力快速平衡裝置的方法，其特征在于：將壓力室底座上的4個(gè)接頭分別用配套的塑料管與內(nèi)室、外室、氣壓、反壓相連接，然后再飽和壓力室底座和高進(jìn)氣值陶土板，首先在反壓管道和孔隙水壓管道連接到底座前分別排出各自管中的空氣，然后在一個(gè)壓力下，將水從一個(gè)連接頭通過螺旋水槽的進(jìn)水孔和排水孔流到另一個(gè)連接頭，沒有壓力的連接頭應(yīng)該低于水面，以沖洗高進(jìn)氣值陶土板下積聚的氣泡，待在管中看不到氣泡時(shí)，就停止，然后，再倒過來，這樣水就在兩個(gè)方向都流動(dòng)了；在確保反壓管道和孔隙水壓管道中都沒有氣體后，打開反壓控制閥和孔隙水壓控制閥,通過反壓控制器施加一個(gè)小的正的反壓到高進(jìn)氣值陶土板的下部，絕對(duì)最大值為50KPa，讓除氣水流過高進(jìn)氣值陶土板下的螺旋水槽飽和壓力室底座和高進(jìn)氣值陶土板，直至高進(jìn)氣值陶土板上冒出連續(xù)的水珠，然后再關(guān)閉反壓控制閥和孔隙水壓控制閥；此時(shí)高進(jìn)氣值陶土板完全飽和而具有讓水自由通過而限制氣體通過的特殊性能，如此則通過逐漸提升孔隙氣壓力，而用飽和高進(jìn)氣值陶土板將孔隙水壓力控制為0使試樣變成非飽和狀態(tài)；

待壓力室底座和高進(jìn)氣值陶土板都飽和之后，用濕毛巾擦除高進(jìn)氣值陶土板頂面的水，然后將套有橡皮薄膜的試樣的上下端與試樣帽和壓力室底座分別用橡皮筋扎好固定；將進(jìn)氣管用塑料管道與孔隙氣壓管道進(jìn)行連接，而孔隙氣壓管道則通過環(huán)柱狀多孔透水石與試樣接觸；然后安裝好壓力室內(nèi)室，將水泵通過塑料管道連接到控制內(nèi)室給排水的閥門，打開連接內(nèi)室的閥門，則通過內(nèi)室進(jìn)排水孔向內(nèi)室充除氣水；然后關(guān)閉控制內(nèi)室給排水的閥門，將連接水泵的塑料管道連接到控制外室給排水的閥門，打開連接外室的閥門，則通過外室進(jìn)排水孔向內(nèi)室充除氣水；然后安裝壓力室上罩，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)值；待設(shè)值完畢，立即打開反壓控制閥和氣壓控制閥，此時(shí)通過計(jì)算機(jī)控制氣壓控制器和反壓控制器即能在一定時(shí)間后使試樣達(dá)到設(shè)定的基質(zhì)吸力值；然后根據(jù)基質(zhì)吸力平衡的判斷條件即24小時(shí)內(nèi)試樣的體變小于試樣總體積的0.05％即能判斷吸力是否達(dá)到平衡，待基質(zhì)吸力達(dá)到平衡后，通過對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)置試驗(yàn)步驟即能進(jìn)行接下來的試驗(yàn)。