一种固结渗透联合试验装置的制作方法

本实用新型涉及地基施工的技术领域，尤其是涉及一种固结渗透联合试验装置。

背景技术：

在土工试验研究领域，很多情况下需要测定土的渗透系数与孔隙比或单位沉降量之间的关系。现有技术中进行土样固结试验的主要仪器为《土工试验方法标准》（gb/t50123-1999）中所述的“固结试验”中的固结仪，进行土样渗透试验的主要仪器为《土工试验方法标准》（gb/t50123-1999）中所述的“常水头渗透试验”中的常水头渗透仪和《土工试验方法标准》（gb/t50123-1999）中所述的“变水头渗透试验”中的变水头渗透仪，上述仪器仅能进行单纯的固结试验或者渗透试验，实用性不强。

针对上述问题，专利公告号为cn203117195u的中国专利，提出了一种固结渗透测定装置，包括加压筒，在加压筒内设置有加压活塞；所述加压活塞能在加压筒的内腔上下运动，且加压活塞与加压筒的筒壁之间留有间隙；在所述加压筒的底座内设置有排水口，在加压筒的上部筒壁处设置有溢水口。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：固结试验是测定土样在外力作用下排水、排气、气泡压缩性质，而渗透试验则需要向土样渗水测定一定时间内向土样中渗入的水量以计算出土样的渗透系数，但是该固结渗透测定装置在土样的顶部和底部分别设置有透水石，在进行渗透试验时会有部分水量进入透水石中而未渗入土样中，导致渗透试验数据不精确的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种既可以进行固结试验，也可以进行渗透试验且试验数据更加精确的固结渗透联合试验装置。

本实用新型是通过以下技术方案得以实现的：

一种固结渗透联合试验装置，包括用于容纳土样的压筒、设于所述压筒内且分别位于土样顶部和底部的金属压板和金属底板，所述压筒底部设有竖直嵌合穿过所述金属底板中心且顶端与金属底板上表面齐平的排水管，所述排水管连接有带有刻度的玻璃管。

通过采用上述技术方案，在进行固结试验时，通过将金属压板下压土样，将土样中的孔隙水、空气排出，土样压缩时渗透出来的孔隙水进入压筒底部的排水管中，通过测定金属压板对土样的压力并进行公式换算即可算出土样的单位沉降量、压缩系数和压缩模量等参数。在进行渗透试验时，使金属压板与土样保持分离状态，并向玻璃管中注水使水通过排水管向土样中渗透，通过测定一定时间内玻璃管中的水位差得到单位时间内渗透进土样中的水量，并通过换算公式算出土样的渗透系数。渗透试验过程中，由于金属底板不吸水，从玻璃管中注入的水直接由排水管向土样中渗透，减少试验过程中由于透水石吸收部分水导致测得的土样渗透吸收水量高于实际值的可能性，试验数据更加精准。

进一步设置为：所述金属底板的上表面开设有若干竖直的渗水孔，所述金属底部内部设有与若干渗水孔均连通的集水腔，所述排水管经过所述集水腔处的管壁上设有排水孔。

通过采用上述技术方案，金属底板上表面处的若干竖直的渗水孔可以使土样在被压缩时底部的水更快进入集水腔中，再由集水腔内通过排水孔进入排水管中，加快固结试验的排水速度，从而加快固结试验效率。

进一步设置为：所述集水腔经过其中心的纵切截面形状呈开口朝上的v形，所述集水腔的最低点位于所述金属底板中心线上，所述排水管上的排水孔位于所述集水腔的最低处。

通过采用上述技术方案，集水腔的纵切截面呈开口朝上的v形，且排水管的排水口位于集水腔的最低处，则集水腔中的水可以通过最低处的排水口快速进入排水管中，集水腔中排水通畅、不易积水，保证固结试验的顺利进行。

进一步设置为：所述排水管竖直穿过所述压筒底壁，所述排水管与所述压筒底壁及排水管与金属底板接触的周侧面上均设有密封胶层。

通过采用上述技术方案，密封胶层可以减少甚至隔绝渗透水流入排水管与压筒底部的缝隙中，进而减少渗透试验时的玻璃管向土样注水时的水量损失，提高渗透试验的测量准确性。

进一步设置为：所述排水管与所述玻璃管之间还设有橡胶软管，所述橡胶软管上设有止水夹。

通过采用上述技术方案，排水管与玻璃管之间设置橡胶软管，在进行固结试验时，可以将玻璃管和橡胶软管从排水管上取下来，通过其他容器对排出的渗透水进行收集，降低排出的渗透水中由于夹杂沙土导致玻璃管内脏污甚至堵塞的可能性。

进一步设置为：所述金属压板顶部固定连接有压柱，所述压筒一侧设有支架，所述支架上设有活塞杆端与所述压柱竖直正对的液压缸。

通过采用上述技术方案，液压缸通过压柱对金属压板进行下压，从而压缩金属压板下方的土样，可以为土样提供较大的压力范围，适用于对不同土质的土样进行试验。

进一步设置为：所述压柱的顶面上设有压敏电阻片，所述压柱上设有与所述压敏电阻片电性连接的电源，所述压敏电阻片通过导线连接有数据处理器和压力显示器。

通过采用上述技术方案，由于金属压板对土样的压力值等于液压缸对金属压板的压力值加上金属压板的自重，因此可以通过测定液压缸对压柱的压力值来计算土样所受到的压力值。当液压缸的活塞杆端压迫压柱顶部的压敏电阻片时，压敏电阻片的电阻发生变化，压敏电阻片将力学信号转变成电学信号并通过导线输入值数据处理器中，再由数据处理器将信号进行处理通过显示器输出土样所承受的压力值。土样承受的压力值测定更加方便快捷，而且可以实时监测，试验更高效。

进一步设置为：所述金属压板的侧周面与所述压筒内壁贴合且金属压板的侧周面上开设有环形嵌槽，所述环形嵌槽内设有密封胶条。

通过采用上述技术方案，金属压板的侧周面通过环形嵌槽中嵌设密封胶条实现与压筒侧壁的密封抵接，从而减少固结试验时土样中的渗透水通过金属压板与压筒侧壁之间的缝隙流出，使渗透水基本可以全部通过金属底板上的排水管和渗水孔快速排放，有利于提高试验数据精确度和实验效率。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

（1）将传统的压筒内土样顶部和底部的透水石分别替换成金属压板和金属底板，并在压筒底部设置穿设在金属底板中心的排水管，在渗透试验过程中，由于金属底板不吸水，从玻璃管中注入的水直接由排水管向土样中渗透，减少试验过程中由于透水石吸收部分水导致测得的土样渗透吸收水量高于实际值的可能性，试验数据更加精准；

（2）在金属底板上开设若干排水孔，金属板内开设与若干排水孔连通的集水腔，且排水管在集水腔中开设排水口，土样中被挤压出来的渗透水可以通过若干渗水孔更快地进入集水腔中，并通过排水口进入排水管中，加快固结试验的排水速度，从而加快固结试验效率；

（3）通过液压缸的活塞杆压迫压柱使金属压板下压土样，且通过压柱顶部的压敏电阻片将压力信号转换成电学信号，再由数据处理器和显示器将电学信号转换成压力信号并进行输出，土样承受的压力值测定更加方便快捷，而且可以实时监测，试验更高效。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是图1中a区域的放大结构示意图。

附图标记：1、压筒；2、金属压板；3、金属底板；4、排水管；5、玻璃管；6、渗水孔；7、集水腔；8、排水孔；9、密封胶层；10、橡胶软管；11、止水夹；12、压柱；13、支架；14、液压缸；15、压敏电阻片；16、导线；17、数据处理器；18、压力显示器；19、环形嵌槽；20、密封胶条。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种固结渗透联合试验装置，包括压筒1、金属压板2和金属底板3，金属底板3放置在压筒1内底壁上，土样放置在金属底板3上，金属压板2压合在土样顶部且金属压板2的侧周面与压筒1的内壁贴合且金属压板2的侧周面上开设有环形嵌槽19，环形嵌槽19内设有密封胶条20。压筒1底部固定有竖直的排水管4，排水管4嵌合穿过金属底板3中心且顶端与金属底板3的上表面齐平，另一端通过橡胶软管10连接有玻璃管5，橡胶软管10上设置有止水夹11，玻璃管5上设有可以表示水位的刻度线。

进行固结试验时，通过将金属压板2下压土样，将土样中的孔隙水、空气排出，土样压缩时渗透出来的孔隙水进入压筒1底部的排水管4中，通过测定金属压板2对土样的压力并进行公式换算即可算出土样的单位沉降量、压缩系数和压缩模量等参数。在进行渗透试验时，使金属压板2与土样保持分离状态，并向玻璃管5中注水使水通过排水管4向土样中渗透，通过测定一定时间内玻璃管5中的水位差得到单位时间内渗透进土样中的水量，并通过换算公式算出土样的渗透系数。

参照图1和图2，为了使渗透试验时土样中被挤压出来的渗透水更快地从排水管4处排出，金属底板3的上表面开设有若干竖直的渗水孔6，金属底部内部开设有与若干渗水孔6均连通的集水腔7，排水管4经过集水腔7处的管壁上开设有排水孔8。集水腔7经过其中心的纵切截面形状呈开口朝上的v形，集水腔7的最低点位于金属底板中心线上，排水管4上的排水孔8位于集水腔7的最低处。排水管4竖直穿过压筒1底壁，排水管4与压筒1底壁接触的侧面上贴合有密封胶层9。

在固结试验中，土样被压缩时被挤压出来的渗透水从金属底板3上的若干渗水孔6进入集水腔7中，再在集水腔7最低处由排水管4上的排水孔8进入排水管4内，快速排出孔隙水，加快固结试验的排水速度，从而加快固结试验效率。在渗透试验中，当向玻璃管5中注水至排水管4中水位正好达到金属底板3上表面处时，记录玻璃管5中的初始水位并关闭止水夹11，向压筒1中装填好土样之后打开止水夹11，通过测定一定时间内玻璃管5中的水位差得到单位时间内渗透进土样中的水量，并通过换算公式算出土样的渗透系数。

参照图1，压筒1一侧放置有支架13，支架13上固定安装有竖直的液压缸14，液压缸14位于压柱12上方且活塞杆端与压柱12正对。压柱12的顶面上固定有压敏电阻片15，压柱12上内安装有与压敏电阻片15电性连接的电源（图中未示出），压敏电阻片15通过导线16连接有数据处理器17和压力显示器18。当液压缸14的活塞杆端压迫压柱12顶部的压敏电阻片15时，压敏电阻片15的电阻发生变化，压敏电阻片15将力学信号转变成电学信号并通过导线16输入值数据处理器17中，再由数据处理器17将信号进行处理通过显示器输出土样所承受的压力值，土样承受的压力值测定更加方便快捷。

本实施例的实施原理及有益效果为：将传统的压筒1内土样顶部和底部的透水石分别替换成金属压板2和金属底板3，在渗透试验过程中，金属底板3不吸水，从玻璃管5中注入的水直接由排水管4向土样中渗透，减小渗透试验过程中由于透水石吸收部分水导致测试数据偏差。此外，在压柱12顶部安装压敏电阻片15，压敏电阻片15将力学信号转变成电学信号并通过导线16输入值数据处理器17中，再由数据处理器17将信号进行处理通过显示器输出土样所承受的压力值，土样承受的压力值测定更加准确快捷。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。