一种可饱和的滑动高压固结仪器的制作方法

本发明专利是一种可饱和滑动高压固结试验的装置，在固结试验中可以对土样进行通气通水的饱和试验，并通过滑动环形容器来减低摩擦力提高试验的精度。

背景技术：

土体的变形是岩土工程和土力学研究的最基本也是最重要的问题，现有的对土壤进行固结试验的仪器主要是低压杠杆式固结仪。现有的低压杠杆式固结仪存在一定的缺点和局限性，主要表现在以下方面。一是现有的固结试验仪的护环是固定不动的，如果竖向压力过大，土样与护环之间会产生很大的摩擦力，试验误差较大；二是，现有的固结仪是通过直接将土样浸泡在水中来饱和试样，并不能确保土样完全饱和，这在某种程度上会导致得到的实验数据并不是十分精确；三是，现有的实验仪将土样中的水通过上下透水石直接排除在容器中，并不能控制和测量排除的水量。针对上述问题，本发明提供了一种可饱和的滑动高压固结装置。

技术实现要素：

提供一种可以饱和的滑动高压固结装置。由固结仪器土盒、竖向加压装置两部分组成，其中固结仪土盒是整个装置的主体部分。固结仪器土盒主要由上盖、盛放土样的环形容器导环、以及金属底座三个部分组成。将用环刀切下的土样放入环形容器内，六角头螺栓可以固定起始位置土样的高度保证土样的厚度为20mm，通过竖向加压装置对上盖进行加压，土样中的水透过放置在环形装置底部的透水石流经下管道排出，同时测量在各级压力下对土样的变形和孔隙水压力，可以计算出所需要的固结系数、沉降速率等。

进一步，本发明通过六角头螺栓来固定起始时土样的高度，相较于传统的用环刀边修边压此种用六角头螺栓固定的方法相比较而言要简单更好操作一些，而且可以根据不同的试验来调整螺栓高度和土样高度，更加便捷，有利于试验的进行。

进一步，本固结试验仪在某些方面处理的更为细致，在上盖与盛放土样的环形容器上采用了内六角螺钉进行连接，这样就可以避免在对上盖施加压力上盖发生侧向位移而导致压力不能竖直传导在土样上，导致压力分布不均，内六角螺钉的使用避免了此种情况的发生从而使得试验结果更加精确。同时，在上下护环之间增加了o环，可使上下护环密封更加紧密。

特别的，本固结仪的盛土样的环形容器在上盖加压时，环形容器可以在加压过程中随着压力的增加上下滑动，这个特殊之处的益处在于相较于传统的固定的护环在施加同样大小的压力时，本发明的土样与侧壁之间的摩擦力将减小至传统固结仪土样与环刀之间摩擦力的一半，所以本发明可以适应于较高压力下的试验。另外，本发明在上下端各连接了一个导管，利用此导管对土样进行通气通水以使其达到饱和的目的。

进一步，本发明的有益效果是:用内六角螺钉将环形容器的上下两个部分连接到一起，避免了侧向位移的发生对结果造成不利的影响；通过上下两个导管通气样进行饱和，可以准确的监控土样的瞬时状态使得结果更加准确；环形容器可以在施加压力的同时上下滑动使得对侧壁的摩擦力减小，因而可提高试验精度；在一定程度上本发明类似于三轴试验仪，可以通过竖向压力增量与孔隙水压力增量的比值检验土样是否饱和，达到三轴试验的同等效果，而且与三轴试验仪相比，本发明操作起来更加简单。此仪器提高了压缩系数等参数的测定精度，对提高地基沉降计算的精度。不仅如此，本发明还可以应用一些其它类似类型的实验，本装置功能强大，应用广泛，测试结果精确。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1是一种可饱和的高压固结试验装置的剖面图。上排水管1，顶盖2，透水石3，上金属护环4，六角头螺栓5，下金属护环6，圆柱头内六角螺钉7，o型密封圈8，下排水管9，金属底座10。

图2是顶盖2和上排水管1的主视图。

图3是上金属护环的俯视图。

图4是下金属护环的俯视图。

图5是上金属护环的侧视图。

图6是下金属护环的侧视图。

图7是金属底座的主视图。

实施方式

根据附图，本发明提供一种高压可饱和的滑动固结试验装置，由固结仪器盒和竖向加压装置两部分组成。其中固结仪器盒是整个装置的主体部分。整个固结仪由3个六角头螺钉5将上下护环4、6连接在一起，以及三个可以固定土样高度的六角头螺栓6，上下两个金属护环，三个用于密封的o型密封圈8，两个直径为1.5毫米的上下排水管1、9，两个控制阀，加压上盖2和金属底座10组成。

根据附图，本套装置的组装：先用o型密封圈将加压上盖与上护环连接到一起，其原理是运用加压上盖与o型密封圈以及上护环间的摩擦力，在试验进行过程中对上盖进行加压便使得上盖可延护环上下互动。然后用三个六角头螺栓来固定土样高度为20毫米，然后将土样填入下护环中。在上护环与下护环连接处放置一个o型密封圈然后用三个内六角螺栓来将上下护环固定到一起。o型密封圈可提高上下护环之间的密封性，使得土样更容易饱和。然后在下护环与金属底座之间同样放置一个o型密封圈，运用于上护环同样的原理将底座与护环连接起来。在对上盖进行加压后，可移除固定高度的内六角螺栓，从而使上下护环可以自由滑动，因此土样与侧壁的压力仅有传统固结仪的一半。而且在试验前可以通过上盖的导管和底座的导管通气通水饱和，在这个方面本装置发挥了和三轴试验仪类似的功能，而且本套装置用起来更加灵活方便。

技术特征：

技术总结
进气进水本发明涉及一种用于可饱和的高压固结试验的装置，此装置主要由竖向加压装置和固结仪器土盒两个部分组成，其中固结仪器土盒是这个装置的主要组成部分。本装置在顶盖部分加了可以出气出水的管道，并且在金属底座部分也加了可以进气进水的管道，在进行试验过程中可以对土样进行通气通水的测试以此来达到饱和的目的。另一方面，本发明的又一益处在于环形容器土盒做成了可以上下滑动的形式，通过护环的上下滑动可减少侧壁的摩擦力，从而降低了竖向的有效应力从土样顶部传递到底部时的有效应力损失，以此提高了实验精度，达到了高压固结的目的。本发明在通过护环减低摩擦力提高高压力固结仪精度的同时也做到了拆卸方便，可以广泛的应用到土的高压固结实验中来。

技术研发人员：张小燕;蔡燕燕;卓慧慧;俞缙;王振波
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：2018.04.10
技术公布日：2019.10.22