[發明專利]一種含氣土的固結試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 201810023038.9
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN107941604A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 王勇;黃林;汪明元;王艷麗;白傳鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/12
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 余曉雪,王敏鋒

技術領域

本發明屬于土工試驗中土體性質指標測試技術領域，涉及一種固結試驗裝置及試驗方法，尤其涉及一種含氣土的固結試驗裝置及試驗方法。

背景技術

富含淺層氣且氣相以游離氣泡相態賦存的含氣土，一般具有含水率高、氣相溶解飽和且氣壓力高于大氣壓、滲透系數小、處于亞穩平衡態等特點。巖土工程領域中，對于此類屬性特殊、工程性狀區別于一般飽和土和非飽和土的含氣土了解甚少，其中一個主要困難在于欠缺專屬的試驗設備。

常規土工固結儀只能對一般飽和土的固結變形特性進行測定，由于試驗裝置不能克服試驗中的氣體密封和水氣分離獨立量測兩大難題，因而不能對含氣土在固結試驗中的變形特性進行有效量測，所以無法適用于含氣土。而已有的非飽和土固結儀雖可實現水氣分離，但不能實現氣體排出量的獨立量測，且陶土板自身的滲透性會影響土體的固結排水特性，因此也不適用于含氣土。

發明內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種能夠克服現有土工固結裝置不適用于含氣土、無法進行氣體密封和固結過程中的水氣分離且獨立量測的現狀，從而實現對含氣土的高精度固結試驗的含氣土的固結試驗裝置及試驗方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種含氣土的固結試驗裝置，其特征在于：所述含氣土的固結試驗裝置包括支架、壓力筒、活塞、頂帽、多孔板、導桿、位移傳感器、總應力傳感器、水氣測量裝置、待測土樣上下表面孔隙水壓力測量裝置、進水口以及導管；所述壓力筒豎直固定在支架上；所述活塞置于壓力筒中并可沿壓力筒的軸向自如移動；所述活塞將壓力筒自上而下依次分為固結室以及壓力室；所述導桿設置在活塞底部并與活塞同步運動；所述位移傳感器置于支架底部并與穿過支架底部的導桿相連；所述頂帽以及多孔板自上而下依次設置在固結室上；所述總應力傳感器設置在活塞的上表面上；所述水氣測量裝置設置在頂帽上并與頂帽內部相貫通；所述壓力室的側壁上設置有進水口；所述活塞上沿活塞的軸向設置有導管；所述進水口與壓力室相連通；所述固結室通過多孔板與頂帽內部相連通；待測土樣置于多孔板和活塞之間的固結室中；所述待測土樣上下表面孔隙水壓力測量裝置分別與待測土樣的上下表面相連通。

作為優選，本發明所采用的水氣測量裝置包括接口閥、量液管以及排氣閥；所述接口閥以及排氣閥分別置于頂帽上；所述量液管與接口閥相連通。

作為優選，本發明所采用的接口閥設置在頂帽的側壁上；所述排氣閥置于頂帽的頂部。

作為優選，本發明所采用的待測土樣上下表面孔隙水壓力測量裝置包括第一孔隙水壓力傳感器以及第二孔隙水壓力傳感器；所述第一孔隙水壓力傳感器以及第二孔隙水壓力傳感器分別與待測土樣的上下表面相連通。

作為優選，本發明所采用的導管包括第一導管以及與第一導管并行的第二導管；所述第一導管的上端設置有排氣塞，第一導管的下端與壓力室相貫通；所述第二導管的上端部設置有透水石，第二導管的下端部設置有接口螺栓以及與接口螺栓相連的尼龍管；所述第一孔隙水壓力傳感器設置在頂帽的側壁上；所述第二孔隙水壓力傳感器與和第二導管相連的尼龍管相連通。

作為優選，本發明所采用的含氣土的固結試驗裝置還包括設置在壓力筒和支架之間的基座；所述壓力筒通過基座設置在支架上；所述基座上設置有導桿通孔以及與導桿通孔同心的限位凹槽；所述導桿穿過基座上的導桿通孔；所述壓力筒鑲嵌在限位凹槽中。

作為優選，本發明所采用的含氣土的固結試驗裝置還包括設置在基座且與壓力筒并行的地腳螺栓；所述地腳螺栓是三個呈品字型并行設置在壓力筒外部；所述頂帽以及壓力筒通過地腳螺栓固定設置在基座上。

作為優選，本發明所采用的含氣土的固結試驗裝置還包括設置在頂帽上并與地腳螺栓相連的壓環；所述多孔板與壓力筒之間、活塞與壓力筒之間、導桿與基座之間以及壓力筒與基座之間均設置有一道或多道O型橡膠圈。

作為優選，本發明所采用的活塞底部設置有軸襯；所述導桿通過軸襯固定在活塞底部并與活塞同步移動；所述導桿是中空的桿體；所述導桿內部設置有與總應力傳感器相連的總應力傳感器引線；所述多孔板與待測土樣之間設置有濾紙。

一種基于如前所述的含氣土的固結試驗裝置的含氣土的固結試驗方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

1)將基座固定在支架上，在基座的限位凹槽中墊上O型橡膠圈，將壓力筒安裝到基座上，在活塞與壓力筒內壁之間墊上O型橡膠圈；通過導桿移動活塞至預定高度，固定導桿不動；