温度循环变化的高压固结试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种温度循环变化的高压固结试验装置，包括一轴力施加系统（1）、一温度控制系统（2）、一压力室（3）、一轴向位移测量系统（4）和一数据采集系统（5）；其中，轴力施加系统（1）与压力室（3）的一加压盖板（3.2）连接；温度控制系统（2）分别与压力室（3）和数据采集系统（5）连接；轴向位移测量系统（4）分别与加压盖板（3.2）和数据采集系统（5）连接，因此，所述温度循环变化的高压固结试验装置适用于饱和土样在不同温度下的固结试验，并且可以监测土样在设定的压力下，经历不同温度时的位移变化情况。
【专利说明】温度循环变化的高压固结试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种岩土固结试验装置，尤其涉及一种温度循环变化的高压固结试验装置。
【背景技术】
[0002]土体的变形特性等一些力学性质是岩土工程中重要的参数，对实际工程具有指导意义。土体的固结沉降的演化规律是评价工程安全性的重要依据，目前最关注的是力学加载和自重引起的沉降现象。然而近年来，全球气候变化异常，而其中温度成为了一个重要的影响因素，如昼夜温度交替变化会引起土体发生不可逆的变形，在核废料储存过程中释放的热量会引起周围土体性质的改变等都是亟需解决的关键问题。
[0003]另一方面，蒸发引起的地表开裂和垃圾填埋场的污染物迁移以及地热资源的开发等都是和温度有密切关系的，不同的温度变化情况会导致土体呈现不同的力学性质，因此在分析此类问题时，有必要研究温度的影响。
[0004]目前针对饱和土的试验设备，国内外的研究人员进行了大量的研究。常规高压固结试验的测试精度和可控性已经得到了国内外岩土力学领域的广泛认可。而目前对土体的高压固结试验通常是在常温条件下进行的，随着研究的深入和目前实际问题的需要，此类常规试验已经明显不足。
[0005]一种研究温度循环变化条件下岩土材料变形特性的好思路是:将现场取得的原状土样置于高压固结仪中，设定好所需的温度状态，在该温度下进行施加压力进行固结试验；另一方面，在某一固结压力下，进行温度循环变化，并实时监测整个过程中土样的位移变化情况。如何在高压固结试验中实现温度的循环变化(包括高温和低温，(TC ?100°C)是目前研究土体温度效应的关键问题。
[0006]因此有必要设计一种温度循环变化的高压固结试验装置，以克服上述问题。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种温度循环变化的高压固结试验装置，以使得其在温度循环变化中监测土样的位移变化情况。
[0008]本实用新型是这样实现的:
[0009]本实用新型提供一种温度循环变化的高压固结试验装置，包括一轴力施加系统(I)、一温度控制系统(2)、一压力室(3)、一轴向位移测量系统(4)和一数据米集系统(5)；其中，所述轴力施加系统(I)与所述压力室(3)的一加压盖板(3.2)连接；所述温度控制系统(2)分别与所述压力室(3)和所述数据采集系统(5)连接；所述轴向位移测量系统(4)分别与所述加压盖板(3.2)和所述数据采集系统(5)连接。
[0010]进一步地，所述轴力施加系统(I)包括一砝码(1.1 )、一杠杆式加载装置(1.2)和一底座(1.3)，所述砝码(1.1)与所述底座(1.3)相连接，所述底座(1.3)与所述杠杆式加载装置(1.2)相连接，所述杠杆式加载装置(1.2)与所述压力室(3)相连接。[0011]进一步地，所述温控系统(2)包括一电阻丝(2.1)、一低温恒温槽(2.2)和一温度反馈系统(2.3 )，所述电阻丝(2.1)内置于所述压力室(3 )，所述低温恒温槽(2.2)与所述压力室(3)的一水槽(3.3)相连接，所述温度反馈系统(2.3)与所述压力室(3)相连接，所述温度反馈系统(2.3)与所述数据采集系统(5)相连接。
[0012]进一步地，所述的压力室(3)还包括一护环(3.1)和一底座(3.4)，所述护环(3.1)和所述水槽(3.3)分别安装在所述底座(3.4 )上，其中，土样置于所述护环(3.1)中，土样上部与所述加压盖板(3.2)连接。
[0013]进一步地，所述轴向位移测量系统(4)包括一轴向位移百分表(4.1)和一位移探测计(4.2)，所述轴向位移百分表(4.1)与所述数据采集系统(5)相连，所述位移探测计
(4.2)与所述加压盖板(3.2)接触。
[0014]更进一步地，所述数据采集系统(5)包括一温度传感器(5.1)、一轴向位移传感器
(5.2)、一计算机(5.3)和一数据采集仪(5.4)，所述数据采集仪(5.4)上设有两个通道分别与所述温度传感器(5.1)和所述轴向位移传感器(5.2)相连接，所述数据采集仪(5.4)与所述计算机(5.3)相连接，所述温度传感器(5.1)设置于所述温度反馈系统(2.3)上，并与所述数据采集仪(5.4)相连接，所述轴向位移传感器(5.2)设置于所述轴向位移百分表(4.1)上，并与数据采集仪(5.4)相连接。
[0015]本实用新型具有以下有益效果:
[0016]所述温度循环变化的高压固结试验装置，包括所述轴力施加系统(I)、所述温度控制系统(2)、所述压力室(3)、所述轴向位移测量系统(4)和所述数据采集系统(5);其中，所述轴力施加系统(I)与所述压力室(3)的所述加压盖板(3.2)连接；所述温度控制系统(2)分别与所述压力室(3)和·所述数据采集系统(5)连接；所述轴向位移测量系统(4)分别与所述加压盖板(3.2)和所述数据采集系统(5)连接，因此，所述温度循环变化的高压固结试验装置适用于饱和土样在不同温度下的固结试验，并且可以监测土样在设定的压力下，经历不同温度时的位移变化情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0018]图1为本实用新型实施例提供的温度循环变化的高压固结试验装置的原理图；
[0019]图2为本实用新型实施例提供的温度循环变化的高压固结试验装置的结构示意图。
[0020]标号说明:
[0021]I 一轴力施加系统，
[0022]1.1一破码， 1.2—杠杆式加载装置， 1.3—底座；
[0023]2—温控系统，
[0024]2.1—电阻丝，2.2—低温恒温槽，2.3—温度反馈系统；
[0025]3—压力室，[0026]3.1一护环，3.2—加压盖板，3.3—水槽， 3.4—底座；
[0027]4 一轴向位移测量系统，
[0028]4.1一轴向位移百分表，4.2—位移探测计；
[0029]5—数据采集系统。
[0030]5.1一温度传感器，5.2—轴向位移传感器，
[0031]5.3—计算机，5.4—数据米集仪。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0033]如图1-图2，本实用新型提供一种温度循环变化的高压固结试验装置，包括一轴力施加系统(I)、一温度控制系统(2)、一压力室(3)、一轴向位移测量系统(4)和一数据米集系统(5);其中，所述轴力施加系统(I)与所述压力室(3)的一加压盖板(3.2)连接；所述温度控制系统(2)分别与所述压力室(3)和所述数据采集系统(5)连接；所述轴向位移测量系统(4)分别与所述加压盖板(3.2)和所述数据采集系统(5)连接。因此，所述温度循环变化的高压固结试验装置适用于饱和土样在不同温度下的固结试验，并且可以监测土样在设定的压力下，经历不同温度时的位移变化情况。
[0034]如图1-图2,所述轴力施加系统(I)包括一破码(1.1)、一杠杆式加载装置(1.2)和一底座(1 .3)，所述砝码(1.1)与所述底座(1.3)相连接，所述底座(1.3)与所述杠杆式加载装置(1.2)相连接，所述杠杆式加载装置(1.2)与所述压力室(3)相连接。所述轴力施加系统(I)的工作原理是:通过砝码(1.1)置于底座(1.3)上，然后通过杠杆式加载装置(1.2)将砝码(1.1)的质量转换成压力施加在压力室加压盖板(3.2)上，通过压力室加压盖板(3.2)对土样施加压力。
[0035]所述轴力施加系统(I)的功能为:对土样施加压力，进行不同温度下的固结压缩及回弹试验。
[0036]如图1-图2，所述温控系统(2)包括一电阻丝(2.1)、一低温恒温槽(2.2)和一温度反馈系统(2.3)，所述电阻丝(2.1)内置于所述压力室(3)的一水槽(3.3)侧壁上，所述低温恒温槽(2.2)通过软管与所述水槽(3.3)相连接，所述温度反馈系统(2.3)与所述压力室(3)相连接，所述温度反馈系统(2.3)通过信号传输线与所述数据采集系统(5)相连接。所述温控系统(2)的工作原理是:通过所述温度反馈系统(2.3)来设定所要达到的温度，若比室温高则反馈给内置的所述电阻丝(2.1)进行加热，若比室温低则反馈给所述低温恒温槽(2.2)进行降温，并能够实现保持温度恒定以及循环变化。所述温控系统(2)的功能是:可以设定所需要的温度，并保持恒温，可以实现温度的循环变化。
[0037]进如图1-图2，所述的压力室(3)还包括一护环(3.1)和一底座(3.4)，所述护环
(3.1)和所述水槽(3.3)分别安装在所述底座(3.4)上，其中，土样置于所述护环(3.1)中，土样上部与所述加压盖板(3.2)连接。所述压力室(3)的工作原理是:将土样置于所述护环(3.1)中，所述加压盖板(3.2)置于土样上部，使其将压力传递到土样上。所述护环(3.1)下部设有一排水凹槽，使得土样中的水分通过所述排水凹槽与水槽(3.3)中的水相连，实现土样自由排水，从而可以使土样自由的压缩或回弹。所述压力室(3)的功能是:放置土样，实现土样不同温度下不同压力下的固结及热固结试验，并且可以实时的反馈温度变化情况。
[0038]如图1-图2,所述轴向位移测量系统(4)包括一轴向位移百分表(4.1)和一位移探测计(4.2)，所述轴向位移百分表(4.1)通过信号传输线与所述数据采集系统(5)相连，所述位移探测计(4.2)与所述加压盖板(3.2)接触。所述轴向位移测量系统(4)的功能是:能够实时监测土样固结试验过程中发生的轴向位移。
[0039]如图1-图2，所述数据采集系统(5)包括一温度传感器(5.1)、一轴向位移传感器
(5.2)、一计算机(5.3)和一数据采集仪(5.4)，所述数据采集仪(5.4)上设有两个通道分别与所述温度传感器(5.1)和所述轴向位移传感器(5.2)通过信号传输线相连接，所述数据采集仪(5.4)与所述计算机(5.3)相连接，所述温度传感器(5.1)设置于所述温度反馈系统(2.3)上，并通过信号传输线与所述数据采集仪(5.4)相连接，所述轴向位移传感器(5.2)设置于所述轴向位移百分表(4.1)上，并通过信号传输线与数据采集仪(5.4)相连接。所述数据采集系统(5)的功能是:通过所述温度传感器(5.1)控制和量测所述压力室(3)内的温度；通过所述轴向位移传感器(5.2)可以得出土样实时的轴向位移。
[0040]所述温度循环变化的高压固结试验装置操作过程如下:
[0041]1、将土样按设定的干密度和含水率采用静压法制成固结土样或直接采用原状土样，将土样进行抽真空饱和，称量饱和之后的质量，得出饱和含水量和孔隙率。然后将透水石放入所述压力室(3)的所述底座(3.4)上，透水石上放一层湿润滤纸，然后将土样和透水石一起安装在所述压力室(3)的所述底座(3.4)上，土样上部再放一层湿润滤纸和透水石，然后将所述加压盖板(3.2)置于土样上部；
[0042]2、往所述压力室(3)的所述水槽(3.3)充入蒸馏水，至淹没土样为止；
[0043]3、连接好管路与线路，所述压力室3连接好所述温控系统2，连接所述好数据采集系统5与所述温控系统2、所述轴向位移测量系统4之间的连接线。
[0044]4、在步骤①②③完成的基础上，进行以下试验:
[0045]a、饱和土的固结试验；
[0046]b、不同温度下饱和土的固结回弹曲线的测定；
[0047]c、不同压力下饱和土在温度循环变化下的变形测定；
[0048]d、不同温度路径下饱和土的固结试验。
[0049]借助上述操作，所述温度循环变化的高压固结试验装置可适用于饱和土样在不同温度下的固结试验，并且可以监测土样在设定的压力下，经历不同温度时的位移变化情况。
[0050]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种温度循环变化的高压固结试验装置，其特征在于，包括一轴力施加系统(I)、一温度控制系统(2)、一压力室(3)、一轴向位移测量系统(4)和一数据采集系统(5)； 其中，所述轴力施加系统(I)与所述压力室(3)的一加压盖板(3.2)连接；所述温度控制系统(2)分别与所述压力室(3)和所述数据采集系统(5)连接；所述轴向位移测量系统(4)分别与所述加压盖板(3.2)和所述数据采集系统(5)连接。
2.如权利要求1所述的温度循环变化的高压固结试验装置，其特征在于:所述轴力施加系统(I)包括一破码(1.1)、一杠杆式加载装置(1.2)和一底座(1.3),所述破码(1.1)与所述底座(1.3)相连接，所述底座(1.3)与所述杠杆式加载装置(1.2)相连接，所述杠杆式加载装置(1.2)与所述压力室(3)相连接。
3.如权利要求1所述的温度循环变化的高压固结试验装置，其特征在于:所述温控系统(2)包括一电阻丝(2.1)、一低温恒温槽(2.2)和一温度反馈系统(2.3)，所述电阻丝(2.1)内置于所述压力室(3)，所述低温恒温槽(2.2)与所述压力室(3)的一水槽(3.3)相连接，所述温度反馈系统(2.3)与所述压力室(3)相连接，所述温度反馈系统(2.3)与所述数据采集系统(5)相连接。
4.如权利要求3所述的温度循环变化的高压固结试验装置，其特征在于:所述的压力室(3)还包括一护环(3.1)和一底座(3.4)，所述护环(3.1)和所述水槽(3.3)分别安装在所述底座(3.4)上，其中，土样置于所述护环(3.1)中，土样上部与所述加压盖板(3.2)连接。
5.如权利要求4所述的温度循环变化的高压固结试验装置，其特征在于:所述轴向位移测量系统(4)包括一轴向位移百分表(4.1)和一位移探测计(4.2)，所述轴向位移百分表(4.1)与所述数据采集系统(5)相连，所述位移探测计(4.2)与所述加压盖板(3.2)接触。
6.如权利要求5所述的温度循环变化的高压固结试验装置，其特征在于:所述数据采集系统(5)包括一温度传感器(5.1)、一轴向位移传感器(5.2)、一计算机(5.3)和一数据米集仪(5.4 )，所述数据采集仪(5.4)上设有两个通道分别与所述温度传感器(5.1)和所述轴向位移传感器(5.2)相连接，所述数据采集仪(5.4)与所述计算机(5.3)相连接，所述温度传感器(5.1)设置于所述温度反馈系统(2.3)上，并与所述数据采集仪(5.4)相连接，所述轴向位移传感器(5.2)设置于所述轴向位移百分表(4.1)上，并与数据采集仪(5.4)相连接。
【文档编号】G01N3/00GK203643236SQ201320784116
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】席人双, 何晖, 王静梅 申请人:中铁第四勘察设计院集团有限公司