非饱和土多场耦合的三轴试验系统及其方法_3

文档序号:9248283阅读:来源:国知局
;选用⑶S公司生产,型号为:ELDPC ;
压力范围:0?IMpa,压力精度:0.25%,压力分辨率-1kPa ;
体积范围:0?200cc,体积精度:0.4%,体积分辨率:lmm3 (0.0Olcc)。
[0030]基质吸力施加单元4的功能是:
对土样O施加设定的基质吸力,进行给定基质吸力下非饱和土的三轴试验,并通过孔压/体积控制器4.4来测量土样O吸入或排出孔隙溶液的质量,进而反算出土样O在该级基质吸力下对应的含水量。
[0031]基质吸力施加单元4的工作原理是:
土样O的基质吸力是指孔隙气压力和孔隙水压力的差值,该基质吸力施加单元4通过分别控制孔隙气压力和孔隙水压力的数值,从而达到对土样O施加特定的基质吸力;孔隙气压力在土样O的上部施加,孔隙水压力在土样O的下部施加;在给定的基质吸力作用下,土样O中的孔隙溶液通过陶土板1.5吸入或流出到孔压/体积控制器4.4中,孔压/体积控制器4.4实时记录该流入或流出量,进而计算出土样O在该设定的基质吸力下的含水量。
[0032]5)温度控制单元5
如图1、2,所述的温度控制单元5包括电阻丝5.1、低温恒温冷浴5.2、冷浴液循环铜管
5.3和温度控制器5.4 ;
其连接关系是:
电阻丝5.1和冷浴液循环铜管5.3分别置于三轴压力室外罩1.1的内壁上,低温恒温冷浴5.2和冷浴液循环铜管5.3连接,电阻丝5.1和低温恒温冷浴5.2分别和温度控制器
5.4连接,控制温度;
温度控制器5.4通过信号传输线和数据采集单元8连接,对土样O在试验过程中的温度进行米集。
[0033]温度控制单元5的功能是:
设定所需要的温度,并保持恒温。
[0034]温度控制单元5的工作原理是:
通过温度控制单元5对三轴压力室I中的水进行温度控制,从而实现对土样的温度控制;通过温度控制器5.3来设定所要达到的温度,若水的温度比设定值低则反馈给内置的电阻丝5.1对三轴压力室I中的水进行加热,若水的温度比设定值高则反馈给低温恒温冷浴5.2进行降温,并保持温度恒定。
[0035]6 )化学溶液循环渗透单元6
如图1、2,所述的化学溶液循环渗透单元6包括渗透压力/体积控制器6.1和化学溶液阀门6.2 ; 其连接关系是:
渗透压力/体积控制器6.1和化学溶液阀门6.2连接,化学溶液阀门6.2和三轴压力室I中的化学溶液孔道1.4连接;
渗透压力/体积控制器6.1通过信号传输线和数据采集单元8连接,对土样O试验过程中的渗透压力和流量进行采集。
[0036]渗透压力/体积控制器6.1是一种通用件,即一种通用的水压源和体积变化(流量)测量装置,选用⑶S公司生产,型号为:ELDPC ;
压力范围:0?IMpa,压力精度:0.25%,压力分辨率-1kPa ;
体积范围:0?200cc,体积精度:0.4%,体积分辨率:lmm3 (0.0Olcc)。
[0037]化学溶液循环渗透单元6的功能是:
对土样O施加化学荷载,即不同浓度及组份的化学溶液以一定的速度或压力渗透到土样O中,并将土样O原有的孔隙溶液置换出来,实现土样O在不同化学荷载、不同温度条件下土样O的脱吸湿、固结及剪切试验。
[0038]化学溶液循环渗透单元6的工作原理是:
化学溶液循环渗透单元6与基质吸力施加单元4共用一个孔压/体积控制器4.4,用来在土样O的下部施加孔隙水压力或者是设定孔隙溶液的流量;在化学溶液循环渗透单元6的渗透压力/体积控制器6.1中充满配制好的化学溶液,设定好压力或者是流量,打开化学溶液阀门6.2,化学溶液根据设定的压力或流量从土样O的上部渗透到土样O中;打开基质吸力施加单元4的孔隙水阀门4.5,则土样O原有的孔隙溶液被置换出来,流入到基质吸力施加单元4的孔压/体积控制器4.4中;重复上述过程3次,取土样O流出的孔隙溶液进行化学分析,若成分与渗透压力/体积控制器6.1中化学溶液的成分是相同的,则完成了置换过程;当采用压力控制时,该化学溶液循环渗透单元6记录化学溶液流入/流出土样O的流量;当采用流量控制时,记录土样O上下两端的压力。
[0039]7 )轴向位移测量单元7
如图1、2,所述的轴向位移测量单元7包括轴向位移百分表7.1和位移探测计7.2 ; 其连接关系是:
轴向位移百分表7.1和位移探测计7.2的上部连接,位移探测计7.2和三轴压力室I上部接触,轴向位移百分表7.1通过信号传输线和数据采集单元8连接,对土样O试验过程中的轴向位移进行采集。
[0040]轴向位移测量单元7的功能是:
能够实时监测非饱和土试验过程中土样O发生的轴向位移。
[0041]8)数据采集单元8
如图1、2、4,所述的数据采集单元8包括围压传感器8.1、流量传感器8.2、化学溶液压力传感器8.3、化学溶液流量传感器8.4、轴力传感器8.5、孔隙气压力传感器8.6、孔隙水压力传感器8.7、孔隙水流量传感器8.8、温度传感器8.9、轴向位移传感器8.10、数据采集仪
8.11和计算机8.12 ;
其连接关系是:
数据采集仪8.11上有10个通道分别和围压传感器8.1、流量传感器8.2、化学溶液压力传感器8.3、化学溶液流量传感器8.4、轴力传感器8.5、孔隙气压力传感器8.6、孔隙水压力传感器8.7、孔隙水流量传感器8.8、温度传感器8.9和轴向位移传感器8.10连接,数据采集仪8.11和计算机8.12连接;
围压传感器8.1和流量传感器8.2设置于围压施加/体变监测单元2的围压/体积控制器2.1上;
化学溶液压力传感器8.3和化学溶液流量传感器8.4设置于化学溶液循环渗透单元6的渗透压力/体积控制器6.1上;
轴力传感器8.5设置于轴向测力计3.3上;
孔隙气压力传感器8.6设置于气压控制器4.1上;
孔隙水压力传感器8.7和孔隙水流量传感器8.8设置于基质吸力施加单元4的孔压/体积控制器4.3上;
温度传感器8.9设置于温度控制器5.4上;
轴向位移传感器8.10设置于轴向位移百分表7.1上;
数据采集单元8的功能是:
通过围压传感器8.1和流量传感器8.2量测三轴压力室I内的围压和流入/流出三轴压力室I的水的流量,进而得出土样O的体积变化;
通过化学溶液压力传感器8.3和化学溶液流量传感器8.4量测经过土样O的化学溶液的压力和流量;
通过轴力传感器8.5和轴向位移传感器8.10分别得出土样O实时的轴向力和轴向位移;
通过孔隙气压力传感器8.6、孔隙水压力传感器8.7和孔隙水流量传感器8.8量测土样O的孔隙气压力、孔隙水压力以及进出土样的孔隙溶液的流量;
通过温度传感器8.9量测三轴压力室I内的温度。
[0042](I)围压传感器8.1
围压传感器8.1是一种通用件,选用Senex公司生产,压力范围:0?IMpa,精度:0.1%。
[0043]其功能是:测量土样O的围压。
[0044](2)流量传感器8.2
流量传感器8.2是一种通用件,选用Ponolf low-VA,测量范围:0?250ml,精度:0.5%。
[0045]其功能是:测量三轴压力室O中水的流入和流出量,从而得到土样O试验过程中的体积变化量。
[0046](3)化学溶液压力传感器8.3
化学溶液压力传感器8.3是一种通用件,选用Senex公司生产,压力范围:0?IMpa,精度:0.1%。
[0047]其功能是:测量土样O上端化学溶液的压力。
[0048]( 4 )化学溶液流量传感器8.4
化学溶液流量传感器8.4是一种通用件,选用Ponolf low-VA,测量范围:0?250ml,精度:0.5%ο
[0049]其功能是:测量土样O上端溶液的流速、瞬时流量和累积流量。
[0050](5)轴力传感器8.5
轴力传感器8.5是一种通用件,选用KAP-S型拉压力传感器,规格为:5N?50kN,精度为:0.5%O
[0051]其功能是:测量土样O的轴力。
[0052](6)孔隙气压力传感器8.6
孔隙气压力传感器8.6是一种通用件,选用
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