[實用新型]溫度?吸力?滲透?應力耦合多功能固結系統

有效

• 申請號: 201720170286.7
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN206684148U
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 季李通
• 申請（專利權）人: 南京泰克奧科技有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 楊海軍

技術領域

本實用新型涉及一種溫度-吸力-滲透-應力耦合多功能固結系統，尤其涉及一種能夠兼顧進行飽和土固結試驗和非飽和土固結試驗的多功能固結系統。

背景技術

在巖土工程中，巖土介質材料的固結、沉降特性對工程性狀有著重要影響，其固結、沉降特性除受到介質自身的物理力學特性的影響外，還受到所處的多場環境條件(溫度、滲透、應力狀態、剪切波和化學條件等)的影響。在多場(溫度、滲透、應力狀態、剪切波和化學條件等)耦合作用下，巖土介質的孔隙分布、孔隙溶液組成、孔隙壓力及其顆粒間的相互作用均發生變化，進而影響了巖土工程中介質材料的結構、強度、變形和滲透特性，這對于研究巖土介質材料的固結沉降特性有著決定性的作用。故研究具備進行多場耦合作用的標準固結系統，對于工程建設以及科學研究具有重要的作用。

室內土工試驗中，對土體固結沉降特性的研究多采用固結儀、壓力板儀和液壓固結儀，軸向加載系統主要采用軸向電機加載、軸向氣缸加載和軸向液壓加載。通常，軸向電機加載易受到土體非線性的影響，難以施加恒定的固結壓力，軸向氣缸加載則受到所提供氣壓的影響，不能施加高壓，且軸向電機加載和軸向氣壓加載都涉及到加載活塞密封性、密封圈與側壁摩擦力難以克服等問題，當進行回彈試驗時，摩擦力較大，影響試驗控制的準確性，而液壓加載主要是通過柔性滾動隔膜進行加載，由于液體對柔性滾動隔膜的壓力作用，柔性滾動隔膜易發生膨脹變形，變形后的柔性滾動隔膜與壓力室側壁易產生較大的摩擦力，特別是在高溫條件下，柔性滾動隔膜受熱膨脹，摩擦力將繼續增大，無法精確地進行各類固結試驗，導致得到的試驗結果精確度較低。并且，固結儀、壓力板儀和液壓固結儀不能有效地進行多場耦合條件下的標準固結試驗，無法測得多場條件下土體的物理力學特性，工作效率低，測量的成本高。

實用新型內容

針對現有技術存在的上述問題，本實用新型的目的是：克服現有試驗儀器存在的弊端，提供一種溫度-吸力-滲透-應力耦合多功能固結系統，該多功能固結系統能夠實現多場條件下耦合問題的研究，大大提高工作效率，降低測量成本。并能夠有效地降低高溫條件下無摩擦隔膜膨脹變形后與不銹鋼筒間的摩擦力，測量結果更加精確。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種溫度-吸力-滲透-應力耦合多功能固結系統，它包括依次連接的固結裝置、數據采集裝置、壓力控制裝置、溫度控制及監測裝置、剪切波發送及接收裝置和計算機。其中固結裝置、數據采集裝置、壓力控制裝置、溫度控制及監測裝置、剪切波發送及接收裝置和計算機相互之間可以通過通訊協議(如RS232、TCP/IP、CAN等)進行通信連接。

作為優選方案，以上所述的溫度-吸力-滲透-應力耦合多功能固結系統，所述的固結裝置包括上蓋、有機玻璃筒壁、底座、支撐軸、上導向座、中心桿、連接帽、豎向孔壓傳感器、下導向座、無摩擦隔膜、內環、外環、不銹鋼筒、側向孔壓傳感器、環形透水石和陶土板；

所述的有機玻璃筒壁固定連接在上蓋和底座之間，不銹鋼筒位于有機玻璃筒壁的內部，不銹鋼筒固定連接在上蓋和底座之間；所述的不銹鋼筒與有機玻璃筒壁、上蓋和底座形成外部腔體；

無摩擦隔膜上端固定在上蓋與不銹鋼筒的連接處，無摩擦隔膜位于不銹鋼筒的內部，無摩擦隔膜與上蓋形成密封腔體；

中心桿通過上導向座和下導向座固定在上蓋的中心位置，且中心桿的頂部固定有連接帽，中心桿下部與無摩擦隔膜的底部中心相連接；

所述的中心桿為貫通的中空結構，內部設有第一通道；

所述的無摩擦隔膜為變直徑伸縮膜片，側壁采用波浪形結構；

側向孔壓傳感器安裝在不銹鋼筒內，并穿過內環和外環，與試樣相接觸。

作為優選方案，以上所述的溫度-吸力-滲透-應力耦合多功能固結系統，其所述的不銹鋼筒的下部側壁內嵌有內環和外環，內環位于外環的內部，試樣位于內環中，試樣和無摩擦隔膜之間放置有透水石。

作為優選方案，以上所述的溫度-吸力-滲透-應力耦合多功能固結系統，所述的底座從中心到試樣邊界位置依次安裝陶土板和圓環形透水石，且陶土板和圓環形透水石與底座之間分別設置第一儲水空腔和第二環形儲水空腔，第一儲水空腔分別與第二通道和第三通道相連通，第二通道末端安裝有第一高壓球閥；第三通道末端安裝有第二高壓球閥；

第二環形儲水空腔與第四通道相連通，且在第四通道的拐角處設置有豎向孔壓，第四通道的末端安裝有第三高壓球閥。