三轴状态下单元土样的真空固结试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，特别涉及固定真空度下使用圆形排水板时的土样空隙水压力的试验研究。。
【背景技术】
[0002]在本发明之前，针对三轴状态下单元土样的真空固结试验装置很不成熟，试验装置仅包含真空压力系统、围压孔压监测系统和沉降监测三部分。大部分室内土体单元模型试验主要在动三轴仪、空心圆柱扭转仪等设备上进行。这些试验的研究对象都是土样，通过分析土样单元体在试验环境下的特性，间接研究真空预压作用下的力学特性及变形规律。这种试验手段较为间接，试验条件较为理想。与土样实际情况也有所不同，这造成了试验研究结果与实测结果有较大差别。同时，很多参数也无法监测和观察。
[0003]总之，对于三轴状态下单元土样的真空固结试验研究很少，尤其是缺乏土样在真空预压下颗粒移动和空隙压力变化的研究，然而这恰恰是研究土样沉降规律，为土体固结提供科学依据的关键所在。
【发明内容】
[0004]鉴于【背景技术】存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，该试验装置能够更加准确地测试土样在各种模拟的自然环境中、固定真空度下的土样空隙水压力。
[0005]本发明是采取如下技术方案来完成的:三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，包括底座、主轴和顶盖，底座和顶盖之间设置有外筒，外筒中注入有液体，所述底座和顶盖与外筒的配合处液密封，所述外筒内设置有内筒，所述外筒和内筒之间的腔体中设置有围压压力传感器，内筒中设置有土样，土样中设置有孔隙水压力传感器，土样中设置有排水管，排水管侧面开设有通孔，所述内筒下端设置有外筒基座，所述内筒的上端设置有活塞板，活塞板上连接有升降轴，升降轴向上穿过所述顶盖，升降轴上端设置有压板，所述主轴上端设置有沉降仪，所述压板向下紧顶在沉降仪的顶针上，所述顶盖或外筒上开设有增压孔，增压孔处连接有增压装置，所述排水管上端通过抽真空管道与抽真空装置连接，所述底座上开设有与排水板导通的进水管道，进水管道与处于外部的进水口连接，所述进水管道处设置有进水压力传感器;所述孔隙水压力传感器、进水压力传感器、围压压力传感器、增压装置和抽真空装置均与PLC连接并由PLC进行显示和控制。
[0006]本发明中，操作者可以通过增压装置模拟真实环境中的土体围压，通过进水管道注水以模拟真实环境下土体中的水分，通过PLC接收孔隙水压力传感器、进水压力传感器、围压压力传感器、增压装置和抽真空装置的数据，通过观察沉降仪的沉降高度数据，然后进行综合计算，可得到更加真实的土样在各种模拟的自然环境中、固定真空度下的土样空隙水压力。该装置自动化程度较高，操作更加方便，有利于各种教学和试验操作。
【附图说明】
[0007]本发明有如下附图:
图1为发明提供的三轴状态下单元土样的真空固结试验装置的结构示意图。
[0008]图2为图1中的内筒中的土样和排水管的横截面示意图。
【具体实施方式】
[0009]附图表示了本发明的技术方案及其实施例，下面再结合附图进一步描述其实施例的各有关细节及其工作原理。
[0010]参照图1、图2所示，本发明提供的三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，包括底座1、主轴2和顶盖3，为了提高试验的准确性，所述底座1上设置有水准泡4，所述底座1的四角设置有水平位置螺旋调节器5，通过水准泡4观察底座1是否处于水平，通过调解螺旋调节器5可将底座1调到水平位置，底座1和顶盖3之间设置有外筒6，外筒6中注入有液体，所述底座1和顶盖3与外筒6的配合处液密封，所述外筒6内设置有内筒7，所述外筒6和内筒7之间的腔体中设置有围压压力传感器8，内筒7中设置有土样9，土样9中设置有孔隙水压力传感器10，在本实施例中，土样9装入于橡胶膜26，所述孔隙水压力传感器10设置于所述土样9的侧壁、底壁和内部，土样9中设置有排水管11，排水管11侧面开设有通孔，气体和液体可以通过通孔进出，所述内筒7下端设置有外筒基座12，所述内筒7的上端设置有活塞板13，活塞板13上连接有升降轴14，升降轴14向上穿过所述顶盖3，升降轴14上端设置有压板15，所述主轴2上端设置有沉降仪16，所述压板15向下紧顶在沉降仪16的顶针上，所述顶盖3或外筒6上开设有增压孔17，增压孔17—般设置在顶盖3上，增压孔17处连接有增压装置18，增压装置18可以为采用注入空气方式的空气增压装置或采用注入液体方式的液体增压装置，所述排水管11上端通过抽真空管道19与抽真空装置20连接，抽真空装置20—般为真空栗，抽真空管道19上设置有电磁阀21，电磁阀21与PLC22连接，电磁阀21可以在达到预定真空度后关闭以固定真空度，所述底座1上开设有与排水板11导通的进水管道23，进水管道23与处于外部的进水口 24连接，可通过调解进水口 24处的水位来调整土体中的水压和供水量，所述进水管道23处设置有进水压力传感器25;所述孔隙水压力传感器10、进水压力传感器25、围压压力传感器8、增压装置18和抽真空装置19均与PLC22连接并由PLC22进行显示和控制。
[0011]参照图1所示，在上述实施例中，操作者可以通过增压装置18模拟真实环境中的土体围压，通过进水管道23注水以模拟真实环境下土体中的水分，通过PLC22接收孔隙水压力传感器10、进水压力传感器25、围压压力传感器8、增压装置18和抽真空装置19的数据，通过观察沉降仪16的沉降高度数据，然后进行综合计算，可得到更加真实的土样在各种模拟的自然环境中、固定真空度下的土样空隙水压力数据。
【主权项】
1.一种三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，其特征是:包括底座、主轴和顶盖，底座和顶盖之间设置有外筒，外筒中注入有液体，所述底座和顶盖与外筒的配合处液密封，所述外筒内设置有内筒，所述外筒和内筒之间的腔体中设置有围压压力传感器，内筒中设置有土样，土样中设置有孔隙水压力传感器，土样中设置有排水管，排水管侧面开设有通孔，所述内筒下端设置有外筒基座，所述内筒的上端设置有活塞板，活塞板上连接有升降轴，升降轴向上穿过所述顶盖，升降轴上端设置有压板，所述主轴上端设置有沉降仪，所述压板向下紧顶在沉降仪的顶针上，所述顶盖或外筒上开设有增压孔，增压孔处连接有增压装置，所述排水管上端通过抽真空管道与抽真空装置连接，所述底座上开设有与排水板导通的进水管道，进水管道与处于外部的进水口连接，所述进水管道处设置有进水压力传感器;所述孔隙水压力传感器、进水压力传感器、围压压力传感器、增压装置和抽真空装置均与PLC连接并由PLC进行显示和控制。2.根据权利要求1所述的三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，其特征是:所述底座上设置有水准泡，所述底座的四角设置有水平位置螺旋调节器。3.根据权利要求1或2所述的三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，其特征是:所述土样装入于橡胶膜，所述孔隙水压力传感器设置于所述土样的侧壁、底壁和内部。4.根据权利要求1或2所述的三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，其特征是:所述抽真空管道上设置有电磁阀，电磁阀与PLC连接。5.根据权利要求3所述的三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，其特征是:所述抽真空管道上设置有电磁阀，电磁阀与PLC连接。
【专利摘要】本发明公开了一种三轴状态下单元土样的真空固结试验装置，外筒中注入有液体，外筒和内筒之间的腔体中设置有围压压力传感器，底座和顶盖与外筒的配合处液密封，外筒内设置有内筒，内筒中设置有土样，土样中设置有孔隙水压力传感器，土样中设置有排水管，排水管侧面开设有通孔，内筒下端设置有外筒基座，内筒的上端设置有活塞板，活塞板上连接有升降轴，升降轴向上穿过顶盖，升降轴上端设置有压板，主轴上端设置有沉降仪，增压孔处连接有增压装置，排水管上端通过抽真空管道与抽真空装置连接，底座上开设有与排水板导通的进水管道，进水管道与处于外部的进水口连接，进水管道处设置有进水压力传感器。本发明提供的试验装置可以完成真空预压下土样孔隙水压力变化试验，土样沉降试验，及堆载情况下的各项试验，该试验装置还可以用于排水板通水量测试试验。
【IPC分类】G01N3/12
【公开号】CN105486589
【申请号】CN201511002368
【发明人】王鹏, 马建军, 王军, 张丙钦, 腾凌飞
【申请人】温州大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月29日