本实用新型涉及一种饱和土样的制备装置及方法，尤其涉及一种用于室内土工试验中饱和土样的制备装置及方法。
背景技术：
由于土的形成年代、生成坏境及成分的不同，所以地基的性质是复杂而多样的。因此，工程在设计前必须对场地进行工程地质勘察，并对土进行物理、力学性质试验，作出工程地质评价。土工试验可以确定很多非常重要的参数，如地基承载力和地基变形计算中的参数，因此，在各类工程项目建设中，土工试验起着非常重要的作用。作在整个岩土工程中，土工试验与理论计算和施工检验是相辅相成的三个环节。土工试验是岩土工程规划和设计的前期工作。该项工作不仅在工程实践中十分重要，而比在学科理论的研究和发展中也起着决定性作用。例如早期的摩尔一库仑强度理论、达西定律、压实理论等土力学理论几乎都是基于实验测试的结果。
土工试验中试样的制备程序是试验工作的第一个质量要素，试样制作的好坏，将直接影响试验成果。而很多土工试验需要制备饱和土试样，其饱和程度的好坏将直接影响试验成果。
参考《土工试验技术手册》，土的孔隙逐渐被水填充的过程称为饱和，当孔隙被水充满时的土，称为饱和土。试样饱和方法宜根据土样的透水性能分别采用以下方法:
(一)粗粒土采用浸水饱和法，可直接在仪器上饱和。
(二)渗透系数大于 cm/s的细粒土采用毛细管饱和法。该法选用框式饱和器。在带试样的环刀上下放滤纸和透水板，装人饱和器内，并旋紧螺母，将饱和器放人水箱内，注人清水，水面不宜将试样淹没，使土中气体得以排出。关上箱盖，防止水分蒸发，借土的毛细管作用，使试样饱和。浸水时间不得少于两昼夜，使试样充分饱和。
(三)渗透系数小(等)于 cm/s的细粒土采用抽气饱和法。该法选用框式或叠式饱和器和真空饱和装置。将装有试样的饱和器放人真空缸内，在盖和缸之间涂一薄层凡士林，以防漏气。真空缸和抽气机接通，启动抽气机，当真空压力表读数接近当地一个大气压力值时，稍微开启管夹，使清水徐徐注人真空缸。在注水过程中，真空压力表读数宜保持不变。待水淹没饱和器后停止抽气，引水管自供水箱中提出，开管夹使空气进人真空缸，静止一段时间，细粒土宜为10h,借大气压力使试样饱和。
(四)饱和度的大小，对渗透试验、固结试验和剪切试验的成果均有影响。对于不测孔隙水压力的试验，一般认为:饱和度大于95%即认为饱和。对于需要测定孔隙水压力参数的试验，如二轴压缩试验，应变控制加荷固结试验，对饱和度的要求较高(99%以上)，宜采用二氧化碳或反压力饱和方法。
上述的传统饱和方法，通过大量试验不难发现，都有不足之处。浸水饱和法，由于对试样空隙的压力不够，不能完全将土试样中的气体排出，饱和度不高，饱和速度也很慢。毛细管饱和法和抽气饱和法，往往将土样先装入金属饱和器，之后排气或抽气饱和，在制样结束后取样时由于土样与饱和器内壁之间有水介入，存在一定的吸力，使得土样表面部分颗粒被拉离土样，土样质量损失较大，且表面凹凸不平。同时在安装试样时，由于操作人员的熟练度也常会给试验结果带来较大误差，如拿捏土样时力度过大会使土样表面坑洼，直接影响试验结果。二氧化碳或反压力饱和方法，虽能使土样饱和，但工序复杂且不易操作。
针对不同渗透系数的土，不同的土工试验，上述的饱和方法也不通用。鉴于此，设计一种可以对土试样快速充分饱和并具有通用性的饱和方法就十分必要了。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述传统饱和方法的不足，而提出的一种流程简洁、操作方便、饱和充分快速、通用性强土样的饱和装置，它能解决目前方法中通用性差、成本高、设备很贵、饱和不充分、现场可操作性不强的诸多问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种用于室内土工试验中饱和土样的制备装置，它包括支撑架，所述支撑架上安装有变压器，变压器通过线路和电路开关以及抽水泵构成串联回路，所述抽水泵的抽水管与供水箱相连，所述抽水泵的出水管与压力水管的一端相连，所述压力水管的另一端通过输水软管与饱和箱相连，所述输水软管的末端连接有多个饱和进水管，所述其中一个饱和进水管的末端通过L型塑料接头与土工试样相连，所述土工试样设置在饱和箱内部。
所述线路包括正极线，所述正极线的两端连接变压器的正极和抽水泵的正极，所述变压器的负极通过第一线缆与电路开关的一端相连，所述电路开关的另一端通过第二线缆与抽水泵的负极相连。
所述输水软管上靠近压力水管的一端安装有压力水表和闸门开关。
所述压力水管的两端分别通过第一固定夹和第二固定夹竖直固定安装在支撑架上。
所述土工试样包括土样和圆柱形试样模具，所述圆柱形试样模具的顶部安装有模具帽，圆柱形试样模具的内部的顶部和底部分别设置有上透水石和下透水石。
所述饱和进水管的末端安装有螺帽。
土工试样在饱和时，依托在饱和箱内的固定网上，防止试样倾倒。
本实用新型有如下有益效果：
与传统饱和方法相比，本实用新型提出了一种利用压力水饱和法，这种方法从要饱和试件的下方开始饱和，利用了气的向上性，根据需要调节水压力可把气体充分排出，也可以依靠压力把水充分渗进土样的孔隙，使试样充分快速饱和；传统的饱和方法，对透水性能不同的土样要采用不同的饱和方法，通用性很差，本实用新型提出的饱和方法，只需根据土样不同的透水性能调节不同的压力水头即可，通用性强；此外本实用新型为这个方法提供了一种装置，这种装置操作方便，可以根据需要随时用抽水泵抽水制造压力水头，用降后的电压，安全度高，结构简单，自己在实验室就可以完成组装，不需要买昂贵的设备，成本低，实用价值高，具有很大的推广应用价值。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的平面结构示意图。
图中：变压器1、正极线2、线路3、抽水泵4、电路开关5、支撑架6、供水箱7、压力水管8、第一固定夹901、第二固定夹902、闸门开关10、压力水表11、输水软管12、饱和箱13、饱和进水管14、L型塑料接头15、螺帽16、土工试样17、模具帽171、上透水石172、下透水石173、固定网18。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
如图1，一种用于室内土工试验中饱和土样的制备装置，它包括支撑架6，所述支撑架6上安装有变压器1，变压器1通过线路3和电路开关5以及抽水泵4构成串联回路，所述抽水泵4的抽水管401与供水箱7相连，所述抽水泵4的出水管402与压力水管8的一端相连，所述压力水管8的另一端通过输水软管12与饱和箱13相连，所述输水软管12的末端连接有多个饱和进水管14，所述其中一个饱和进水管14的末端通过L型塑料接头15与土工试样17相连，所述土工试样17设置在饱和箱13内部。
进一步的，所述变压器1可以将居民生活常用电压降到5V。电路开关5可以根据试验需要而随时控制抽水泵4的工作状态，
进一步的，所述线路3包括正极线2，所述正极线2的两端连接变压器1的正极和抽水泵4的正极，所述变压器1的负极通过第一线缆301与电路开关5的一端相连，所述电路开关5的另一端通过第二线缆302与抽水泵4的负极相连。
进一步的，所述输水软管12上靠近压力水管8的一端安装有压力水表11和闸门开关10。
进一步的，所述压力水管8的两端分别通过第一固定夹901和第二固定夹902竖直固定安装在支撑架6上。
进一步的，所述土工试样17包括土样和圆柱形试样模具，所述圆柱形试样模具的顶部安装有模具帽171，圆柱形试样模具的内部的顶部和底部分别设置有上透水石172和下透水石173。所述模具帽171为透气结构，方便排气，主要作用是防止饱和时水的压力把土样顶出，造成土样质量损失，影响试样成果。
进一步的，所述饱和进水管14的末端安装有螺帽16。所述饱和进水管14的端头为金属接头，当饱和进水管14处于工作状态时，饱和进水管通过金属接头连接L型塑料接头15，当饱和进水管14没有用于饱和试样时，金属接头接有螺帽16，以防止水流出。
土工试样在饱和时，依托在饱和箱内的固定网18上，防止试样倾倒。
实施例2：
一种用于室内土工试验中饱和土样的制备方法，具体步骤如下：
1）采集土样，在取样过程中，土样不得受压、受挤和受扭，在运输过程避免振动破坏土体结构；
2）将块状土放在橡皮板上用木碾碾散，或用碎土机碾散。如果土样含水率较大，可先风干至易碾散为止；
3）根据试验所需土样数量，将碾散的土样过筛。物理性试验土样过0.5mm筛；力学性试验土样过2mm筛；击实试验土样过5mm筛；
4）下透水石装入圆柱形试样模具，然后圆柱形试样模具下端拧上模具帽，把筛好的试验土样装入模具，分4次击实，1/3、1/3、1/6、1/6，每次击实次数根据设计的干密度确定；
5）在制备好的土样上方放上上透水石，圆柱形试样模具上端拧上模具帽，则制备好要饱和的土工试样；
6）把要饱和的土工试样安装进上述的饱和土样制备装置，土工试样和L型塑料接头之间要涂抹凡士林；
7）考虑到饱和土试样主要存在土样内气体难以排出，水难以充分渗进孔隙，影响饱和度，本实用新型提出一种压力饱和法。
进一步的，所述压力饱和法具体步骤如下：
1）通上电源，经过变压器的降压，将居民生活常用电压降到5V，变压器通过电线路把降后的电输送到抽水泵；
2）用抽水泵把水抽进压力水管内，制造压力水头，在压力水管下面设有闸门开关和压力表，根据压力表的数值和试验所需压力的大小随时通过抽水泵调节压力水头；
3）压力水管的压力水通过输水软管和饱和进水管，从下方进入要饱和的土工试样，土工试样上方为透气透水结构，则根据需要调节压力即可把气体充分排出，也可以依靠压力把水充分渗进土样的孔隙，使试样充分快速饱和。
本实用新型的具体工作过程和工作原理为：
与传统饱和方法相比，本实用新型提出了一种利用压力水饱和法，这种方法从要饱和试件的下方开始饱和，利用了气的向上性，根据需要调节水压力可把气体充分排出，也可以依靠压力把水充分渗进土样的孔隙，使试样充分快速饱和；传统的饱和方法，对透水性能不同的土样要采用不同的饱和方法，通用性很差，本实用新型提出的饱和方法，只需根据土样不同的透水性能调节不同的压力水头即可，通用性强；此外本实用新型为这个方法提供了一种装置，这种装置操作方便，可以根据需要随时用抽水泵抽水制造压力水头，用降后的电压，安全度高，结构简单，自己在实验室就可以完成组装，不需要买昂贵的设备，成本低，实用价值高，具有很大的推广应用价值。
通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。