[實用新型]非飽和土水氣運動聯合測定三軸儀氣相體積和壓力控制器

有效

• 申請號: 202020721978.8
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN211955144U
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 張昭;劉奉銀;程靖軒;趙偉;郯昊;陳聰;高帥東;何旭可
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 濟南領升專利代理事務所(普通合伙) 37246
• 代理人: 王吉勇

本實用新型公開了一種非飽和土水氣運動聯合測定三軸儀氣相體積和壓力控制器，包括固定于氣相軸承盒底部的直流伺服電機，電機輸出軸與氣相軸承盒內軸承連接，氣相軸承盒上端與氣相導筒連接，氣相導筒內的氣相絲桿與氣相軸承盒內的軸承連接，氣相導筒外部上下端分別設有控制氣相絲桿運行的氣相行程開關；氣相絲桿上裝有氣相絲母，氣相絲母外部固定套裝有氣相導塊，氣相導塊左側嵌有氣相導鍵，氣相導鍵卡在氣相導筒內壁上的導槽中，氣相絲母與安裝于氣相缸筒內的氣相柱塞連接，氣相缸筒固定安裝于氣相導筒上部，在氣相缸筒頂部側面設有接口。本實用新型在控制土樣基質吸力條件下測定其氣相滲透系數，實現力?水耦合作用下對非飽和土滲氣特性測試。

技術領域

本實用新型涉及一種巖土工程的機電設備，特別涉及一種用于非飽和土滲透特性和力學特性測試的輔助裝置，尤其是一種非飽和土水氣運動聯合測定三軸儀氣相體積和壓力控制器。

背景技術

非飽和土力學的理論發展及其工程應用離不開試驗設備，能準確測試非飽和土中水的流動特性、能反映非飽和土客觀實際的試驗設備的研發很有必要，必將推動非飽和土滲透理論、固結理論的快速發展，同時為將其迅速應用到工程實際中提供試驗支撐。由于非飽和土中水分很難排出，直接量測其滲水系數極其困難。近幾十年來，學者們提出了各種形式的非飽和土滲水系數公式，而大多數滲水系數公式都是通過飽和土的滲透系數換算得到，對某些特定的土類，這些公式并不一定適用。研究非飽和土的力學特性最重要的是，揭示非飽和土的有效應力的合理表示形式以及非飽和土水氣運動規律和參數測定方法，其中水氣運動規律及水氣兩相的滲透系數測定也是非飽和土本構關系中的重要內容，同時，這些問題的合理解決也是研究解釋非飽和土固結問題的前提。因此，采用試驗的方法直接測定非飽和土的水氣滲透特性對認識孔隙中水氣運動的相互影響規律至關重要，而在控制基質吸力與力-水耦合條件下研究非飽和土的水氣滲透特性及變形特性更是鮮有研究。

現有的非飽和土滲透特性測試設備主要有剛性壁滲透儀和柔性壁滲透儀。

如法國學者Fleureau和Taibi在Proceeding of International Conference onEnvironmental Engineering（1994年）上發表論文“A new apparatus for themeasurement of water-air permeabilities”公開了一套基于軸平移技術的一維水氣滲流聯測裝置。在裝置的進水口與出水口設置了一種只透水不透氣的材料，而在進氣口和出氣口放置了一種透氣不透水的材料，這樣很方便地實現了水氣的獨立量測與控制，即在控制土樣基質吸力條件下測定其滲透系數。

如《Canadian Geotechnical Journal》第35卷第3期（1998年6月）加拿大學者Huang等發表的論文“Measurement of the coefficient of permeability for adeformable unsaturated soil using a triaxial permeameter”公開了一種非飽和土三軸滲透儀，該儀器能測定不同固結壓力和基質吸力下的滲透系數。其具體結構為：底座與試樣帽放在鋼制壓力室罩內，在底座上部與試樣帽下部的螺旋槽內各放置一塊進氣值為1Bar的陶土板，聚集在陶土板附近的氣泡可通過螺旋槽進行沖刷。土樣上、下兩端分別施加水壓力（通過壓力傳感器和壓差傳感器測量）。這種儀器既可以進行飽和土的滲透試驗，也可以進行基質吸力小于90kPa的非飽和土的滲透試驗。使用該儀器時，由于試樣變形不均勻，因此得到的數據結果并不理想，且單次試驗周期很長（大約4周）。儀器結構及試驗操作也相當復雜。