专利名称：一种新型非饱和土高压固结试验装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种土工测试仪器，属于土木工程仪器测试领域。
背景技术：
非饱和土在我国分布广泛，地球表面广泛分布的天然沉积土，以及工程建设中遇到的土体问题，几乎都是非饱和土问题，真正意义上的饱和土在工程实践中很少见到，这使得非饱和土力学的研究具有非常现实和实际的意义。对非饱和试样加荷将产生超孔隙气压力和孔隙水压力，孔隙水压力会随时间增长而消散，最终回到加荷以前的数值，孔隙压力的消散过程称为固结，这个过程将导致体积的减小或者沉降。饱和土固结试验相对比较成熟， 可以用于研究饱和土固结理论。非饱和土固结理论目前还不完善，其一维固结或膨胀过程还处于理论探索中，没有行之有效的试验方法进行验证。本发明就是研制一种新型非饱和土高压固结试验装置，用来测定非饱和土在控制吸力条件下完成试样固结，并量测试样的固结系数与压缩规律。
发明内容
本发明目的是提供一种新型非饱和土高压固结试验装置，用于解决非饱和土在控制基质吸力的条件下进行高压固结试验测试。本发明的技术解决方案，其特征是一种新型非饱和土高压固结试验装置主要包括垂向加压轴1、压力室2、垂直压力传感器3、垂直位移传感器8、孔隙水压力传感器9、固结压力盒10、压力室底座11、孔隙气管路12、第一孔隙水管路13、第二孔隙水管路14、滚动隔膜 15、仪器底座16、活塞17、传力轴18、进水管路19、排气孔阀门22、第一固定螺栓23、第二固定螺栓M ；其中，固结压力盒10包括上顶盖4、透水石5、试样6和陶土板7，上顶盖4下面安装有透水石5，透水石5下面安装有试样6，试样6底部连接陶土板7，压力室2包括内压力室20和外压力室21，压力室2安装在压力室底座11上，垂向加压轴1连接垂直压力传感器3，垂直压力传感器3对准固结压力盒10，固结压力盒10底部连接孔隙气管路12、第一孔隙水管路13和第二孔隙水管路14，第二孔隙水管路14与孔隙水压力传感器9连接，压力室底座11通过传力轴18连接活塞17，活塞17下面安装有滚动隔膜15，滚动隔膜15下面安装有仪器底座16。垂向加压轴1、压力室2、压力室底座11、仪器底座16、传力轴18均采用不锈钢材料，上顶盖4采用铜质材料，陶土板7进气值要求不低于1500kPa，渗透系数不小于10_8cm/ s，孔隙气管路12、第一孔隙水管路13、第二孔隙水管路14均采用尼龙管材料，垂直压力传感器3、垂直位移传感器8和孔隙水压力传感器9的外壳均采用钛合金材料，垂直压力传感器3的轴向力最大值不小于6kN，精度不低于lkPa，垂直位移传感器8的位移最大值不小于 15cm,精度不低于0. Olmm,孔隙水压力传感器9的压力最大值不小于1. OMPa,精度不低于 lkPa。本发明优点
仪器制造简单，测量精度高，满足非饱和土三向压力测试要求，可以量测控制吸力条件下的非饱和土固结系数及压缩规律。本发明适用范围适用于土木工程中遇到的各种土质在非饱和状态下的高压固结试验量测。
图1是一种新型非饱和土高压固结试验装置结构示意图。其中有垂向加压轴1、 压力室2、垂直压力传感器3、上顶盖4、透水石5、试样6、陶土板7、垂直位移传感器8、孔隙水压力传感器9、固结压力盒10、压力室底座11、孔隙气管路12、第一孔隙水管路13、第二孔隙水管路14、滚动隔膜15、仪器底座16、活塞17、传力轴18、进水管路19、内压力室20、外压力室21、排气孔阀门22、第一固定螺栓23、第二固定螺栓M。
具体实施例方式实施例量测控制吸力条件下的非饱和土高压固结系数的方法如下所示，①测量试样6初始质量、含水量、密度和高度，将陶土板7抽气饱和，然后在陶土板 7上安装试样6，在试样6上安装透水石5，透水石5和试样6周围包有橡胶膜，在试样5上安装上顶盖4;②将压力室2安装在压力室底座11上，拧紧第一固定螺栓23和第二固定螺栓24， 打开排气孔阀门22，通过进水管路19往压力室2中充蒸馏水，待蒸馏水从排气孔阀门22溢出时，拧紧排气孔阀门22;③将垂直压力传感器3顶住上顶盖4，施加一定的周围压力和垂直压力后，通过孔隙气管路12和第一孔隙水管路13分别施加一定的孔隙气压力和孔隙水压力，通过第二孔隙水管路14连接的孔隙水压力传感器9量测试样6内部孔隙水压力变化；④控制孔隙水压力和孔隙气压力不变，待孔隙水压力传感器9读数显示每小时不大于IkPa时，从垂直位移传感器8量测到试样固结后的变形量，即可计算试样6的孔隙比， 获得一组孔隙比与垂直压力的对应关系；⑤保持孔隙水压力和孔隙气压力不变，在一定周围压力下，变化不同的垂直压力后，待孔隙水压力传感器9读数显示每小时不大于IkPa时，从垂直位移传感器8量测到试样固结后的变形量，即可计算试样6的新孔隙比，获得另一组孔隙比与垂直压力的对应关系；⑥按照⑤可以获得多组孔隙比与垂直压力的对应关系，可以计算求得试样6在控制吸力下的非饱和土固结系数。
权利要求
1.一种新型非饱和土高压固结试验装置，其特征是该装置包括垂向加压轴(1)、压力室O)、垂直压力传感器(3)、垂直位移传感器(8)、孔隙水压力传感器(9)、固结压力盒(10)、压力室底座(11)、孔隙气管路(12)、第一孔隙水管路(13)、第二孔隙水管路(14)、滚动隔膜(15)、仪器底座(16)、活塞(17)、传力轴(18)、进水管路(19)、排气孔阀门(22)、第一固定螺栓、第二固定螺栓04)；其中，固结压力盒(10)包括上顶盖(4)、透水石(5)、 试样(6)和陶土板(7)，上顶盖(4)下面安装有透水石(5)，透水石( 下面安装有试样(6)， 试样(6)底部连接陶土板(7)，压力室( 包括内压力室00)和外压力室(21)，压力室(2) 安装在压力室底座(11)上，垂向加压轴(1)连接垂直压力传感器(3)，垂直压力传感器(3) 对准固结压力盒(10)，固结压力盒(10)底部连接孔隙气管路(12)、第一孔隙水管路(13) 和第二孔隙水管路(14)，第二孔隙水管路(14)与孔隙水压力传感器(9)连接，压力室底座(11)通过传力轴(18)连接活塞(17)，活塞(17)下面安装有滚动隔膜(15)，滚动隔膜(15) 下面安装有仪器底座(16)；垂向加压轴(1)、压力室O)、压力室底座(11)、仪器底座(16)、 传力轴(18)均采用不锈钢材料，上顶盖(4)采用铜质材料，陶土板(7)进气值要求不低于 1500kPa，渗透系数不小于10_8cm/s，孔隙气管路(12)、第一孔隙水管路(13)、第二孔隙水管路(14)均采用尼龙管材料，垂直压力传感器C3)、垂直位移传感器(8)和孔隙水压力传感器 (9)的外壳均采用钛合金材料，垂直压力传感器(3)的轴向力最大值不小于6kN，精度不低于lkPa，垂直位移传感器(8)的位移最大值不小于15cm，精度不低于0. Olmm,孔隙水压力传感器(9)的压力最大值不小于1. OMPa，精度不低于lkPa。
2.将权利要求1中所述的试验装置，用于测量控制吸力条件下的非饱和土高压固结系数的方法如下所示，①测量试样(6)初始质量、含水量、密度和高度，将陶土板(7)抽气饱和，然后在陶土板 (7)上安装试样(6)，在试样(6)上安装透水石(5)，透水石( 和试样(6)周围包有橡胶膜，在试样(5)上安装上顶盖⑷；②将压力室( 安装在压力室底座(11)上，拧紧第一固定螺栓和第二固定螺栓 (M)，打开排气孔阀门(22)，通过进水管路(19)往压力室( 中充蒸馏水，待蒸馏水从排气孔阀门02)溢出时，拧紧排气孔阀门02)；③将垂直压力传感器(3)顶住上顶盖G)，施加一定的周围压力和垂直压力后，通过孔隙气管路(1 和第一孔隙水管路(1 分别施加一定的孔隙气压力和孔隙水压力，通过第二孔隙水管路(14)连接的孔隙水压力传感器(9)量测试样(6)内部孔隙水压力变化；④控制孔隙水压力和孔隙气压力不变，待孔隙水压力传感器(9)读数显示每小时不大于IkPa时，从垂直位移传感器(8)量测到试样固结后的变形量，即可计算试样(6)的孔隙比，获得一组孔隙比与垂直压力的对应关系；⑤保持孔隙水压力和孔隙气压力不变，在一定周围压力下，变化不同的垂直压力后，待孔隙水压力传感器(9)读数显示每小时不大于lltfa时，从垂直位移传感器(8)量测到试样固结后的变形量，即可计算试样(6)的新孔隙比，获得另一组孔隙比与垂直压力的对应关系；⑥按照⑤可以获得多组孔隙比与垂直压力的对应关系，可以计算求得试样(6)在控制吸力下的非饱和土固结系数。
全文摘要
本发明是一种新型非饱和土高压固结试验装置，其特征是该装置主要包括垂向加压轴1、压力室2、垂直压力传感器3、垂直位移传感器8、孔隙水压力传感器9、固结压力盒10、压力室底座11、孔隙气管路12、第一孔隙水管路13、第二孔隙水管路14、滚动隔膜15、仪器底座16、活塞17、传力轴18、进水管路19、排气孔阀门22、第一固定螺栓23、第二固定螺栓24。该仪器制造简单，测量精度高，满足非饱和土三向压力测试要求，可以量测控制吸力条件下的非饱和土高压固结试验，适用于土木工程中遇到的各种土质在非饱和状态下的固结系数及压缩规律的量测。
文档编号G01N3/08GK102183622SQ201110030140
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者李志清 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所