一种中型透明全自动气压固结仪的制作方法

本实用新型涉及岩土工程中土工试验技术领域，具体涉及一种中型透明全自动气压固结仪。

背景技术：

固结仪用于测定土体在压力作用下的压缩特性，所获的各项指标用于判断土的压缩性和沉降计算，是土工试验中最常用的设备之一。常规固结仪由固结容器、加压设备、变形量测设备组成。其中，固结容器由环刀、护环、透水板、水槽、加压上盖组成；加压设备通常采用杠杆-砝码加载系统；变形量测设备通常采用百分表或位移传感器。常规固结仪通常采用内径为61.8mm或79.8mm、高度为20mm的环刀试样。常规固结仪存在的问题是：（1）试样尺寸较小，固结试验结果的代表性较差；（2）开展原状样固结试验时，由于取土器的取样管内径一般为100mm，所以需用环刀在取土器取出的原状样上切取内径为61.8mm或79.8mm的环刀试样，造成对土样的二次扰动，会影响固结试验结果的准确性；（3）固结在环刀中进行，无法观察固结过程中试样的变化；（4）采用杠杆-砝码加载系统，操作者劳动强度大，且无法自动控制固结过程和采集试验数据。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有的固结仪试样尺寸较小，无法观察固结过程的问题，提供一种中型透明全自动气压固结仪，该固结仪能够开展较大尺寸的原状样、击实样与泥浆固结样的固结试验，能够清晰观察出试样固结过程中的变化情况。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种中型透明全自动气压固结仪，包括箱体和设置在箱体上部的固结容器；

所述固结容器包括试样筒，所述试样筒为圆形筒体，所述试样筒的下部设置有底座，试样筒下部与底座连通且与底座卡接，所述试样筒的一端通过拉杆与底座固定连接，所述试样筒内的顶部和底部分别设置有上透水板和下透水板，所述上透水板的上部设置有与试样筒的开口相匹配的加压上盖；加压上盖的正上方设置有增压螺杆，所述增压螺杆的底部与加压上盖的顶部嵌合；

所述试样筒的上部一侧固定设置有传感器支架，所述传感器支架上设置有竖向位移传感器；

所述箱体为矩形，箱体内设置有升降驱动机构和动力机构，所述升降驱动机构包括气缸，所述动力机构包括空压机；所述气缸固定在箱体的顶部，气缸的活塞伸出箱体与底座的中心固定连接；所述气缸的下部设置有进气孔，所述进气孔通过进气管道连接至空压机。

进一步地，所述试样筒为由透明的有机玻璃制成的筒体。

进一步地，所述底座呈圆台形，底座的外围开设有圆环形槽，圆环形槽用于卡接试样筒的筒壁，圆环形槽上设置有密封圈；

位于圆环形槽内部的底座上开设有若干环形的集水槽，若干集水槽通过开设的十字形槽连通，集水槽和十字形槽内布满水，形成试样筒的密闭空间。

进一步地，所述底座的中心开设有排水孔，排水孔通过穿过底座的管道连接有孔隙水压力传感器。

进一步地，与所述空压机连接的进气管道上依次设置有调压阀、电磁阀和气压传感器，气压传感器连接有气压表，气压表设置在箱体的外壁；

所述气压表，用于检测进入气缸的气体的压力；

所述调压阀，用于调节空压机输出气体的压力大小。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的试样筒内径设置为100mm，能够对接取样器取样管避免了原状样制样过程中的二次扰动；试样筒为透明的有机玻璃制成，能够直接观察固结过程中试样的变化；本实用新型适用的最大试样体积是常规固结仪试样体积的10倍，试样的代表性更好；引入孔隙水压力传感器，根据测得的数据清晰判别主固结是否完成。

附图说明

图1是本实用新型一种中型透明全自动气压固结仪的结构示意图。

图2是本实用新型一种中型透明全自动气压固结仪的图1的侧视图。

图3是本实用新型一种中型透明全自动气压固结仪的基座的截面示意图。

图4是本实用新型一种中型透明全自动气压固结仪的图3的a向视图。

附图中标号为：1为传感器支架，2为增压螺杆，3为箱体，4为试样筒，5为集水槽，6为孔隙水压力传感器，7为十字形槽，8为排水孔，9为活塞杆，10为竖向位移传感器，11为圆环形槽，12为加压上盖，13为上透水板，14为拉杆，15为下透水板，17为底座，18为气压传感器，19为气压表，21为电磁阀，22为调压阀，24为气缸，25为空压机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

如图1~图4所示，一种中型透明全自动气压固结仪，包括箱体3和设置在箱体3上部的固结容器；

所述固结容器包括试样筒4，所述试样筒4为圆形筒体，所述试样筒4的下部设置有底座17，试样筒4下部与底座17连通且与底座17卡接，所述试样筒4的一端通过拉杆14与底座17固定连接，所述试样筒4内的顶部和底部分别设置有上透水板13和下透水板15，所述上透水板13的上部设置有与试样筒4的开口相匹配的加压上盖12；加压上盖12的正上方设置有增压螺杆2，所述增压螺杆2的底部与加压上盖12的顶部嵌合；

所述试样筒4的上部一侧固定设置有传感器支架1，所述传感器支架1上设置有竖向位移传感器10；

所述箱体3为矩形，箱体3内设置有升降驱动机构和动力机构，所述升降驱动机构包括气缸24，所述动力机构包括空压机25；所述气缸24固定在箱体3的顶部，气缸24的活塞伸出箱体3与底座17的中心固定连接；所述气缸24的下部设置有进气孔，所述进气孔通过进气管道连接至空压机25。

作为一种优选地实施方式，所述试样筒4为由透明的有机玻璃制成的筒体。便于直接观察固结过程中试样的变化。

作为一种可实施方式，本实施例中的试样筒4内径设置为100mm，可用于直接对接内径为100mm的取样器或取样管，避免了原状样制样过程中的二次扰动；试样筒4的高度设置100mm，根据工程需要，试样高度可设定为20mm~80mm，最大试样的体积能够达到628cm³，是常规固结仪试样体积60cm³的10倍，试样适用性和代表性更广。

为进一步优化产品结构，如图4所示，所述底座17呈圆台形，底座17的外围开设有圆环形槽11，圆环形槽11用于卡接试样筒4的筒壁，圆环形槽11上设置有密封圈；用于保证试样筒4底部的密封性；位于圆环形槽11内部的底座17上开设有若干环形的集水槽5，若干集水槽5通过开设的十字形槽7连通，集水槽5和十字形槽7内布满水，形成试样筒4的密闭空间。所述底座17的中心开设有排水孔8，排水孔8通过穿过底座17的管道连接有孔隙水压力传感器6。

作为一种优选地实施方式，与所述空压机25连接的进气管道上依次设置有调压阀22、电磁阀21和气压传感器18，气压传感器18连接有气压表19，气压表19设置在箱体3的外壁；所述气压传感器18，用于检测进入气缸24的气体的压力；所述调压阀22，用于调节空压机25输出气体的压力大小。

作为一种可实施方式，本实施例中所述的孔隙水压力传感器6采用的是tyc-1型孔隙压力测量仪；所述的气压传感器18采用的北京博伦经纬科技发展有限公司生产的lambrechtbp-8121型传感器；所述的空压机25采用的是上海捷豹空压机，参数为风豹3p（1.5kw）30升；所述的竖向位移传感器10采用的是蚌埠传感器系统工程有限公司生产的lwy-l型电感式位移传感器。

使用时，将气压传感器18、竖向位移传感器10、孔隙水压力传感器6和电磁阀21连接至计算机；采用本实用新型的固结仪进行试验的过程如下：

制备试样，分别对三种不同的试样制备；

对于原状样的制备，在底座17上放置下透水板15与滤纸；由于试样筒4内径为100mm，与取样器取样管内径相同，可采用推土器将土样从取样管推至试样筒4中，根据试样高度要求用钢丝锯锯断土样，将试样完全推入试样筒4后，再放置滤纸、上透水板13、加压上盖12；将安装有原状样的固结容器直接置入真空饱和装置中抽气饱和。

对于击实样的制备，在底座17上放置下透水板15与滤纸；根据制样控制干密度、控制含水率、控制试样高度，计算湿土用量；将湿土倒入试样筒4内，用击锤分层击实至控制试样高度，再放置滤纸、上透水板13及加压上盖12；将安装有击实样的固结容器直接置入真空饱和装置中抽气饱和。

对于泥浆固结样的制备，将土样风干、碾散、过0.5mm筛，测定风干含水率，然后，加水至含水率达2倍液限，在真空搅土器中搅拌均匀后，将泥浆倒入已经放置饱和后下透水板15与湿滤纸的试样筒4中；再放置湿滤纸、饱和后的上透水板13及加压上盖12。

启动空压机25，打开调压阀22设定进气压力，空圧机通过进气管道向气缸24内供气，气缸24推动活塞杆9向上运动，活塞杆9推动底座17向上，配合上部的增压螺杆2于对固结容器内的试样施加竖向荷载，在此过程中竖向位移传感器10检测试样的竖向位移，并讲数据传送至计算机；计算机通过电磁阀21控制气压力以达到对透明固结容器内的试样施加与卸除竖向荷载的目的，气压传感器18将气缸24中的气压力大小反馈给计算机，计算机再控制电磁阀21，以达到闭环控制气压力的目的。在加压的过程中，试样中的水从底座17下部排水孔8流出，通过孔隙水压力传感器6检测超孔隙水压力的大小，并将超孔隙水压力传送至计算机，同时能够观察固结过程中试样的超孔压消散过程。

试验中，采集固结过程中的竖向压应力、竖向位移、超孔隙水压力等，通过计算机处理可绘制出竖向位移（孔隙比）-竖向压应力关系、竖向位移（孔隙比）-时间关系、超孔隙水压力-时间关系曲线。另外可根据工程需要，计算试样的压缩系数、压缩指数、回弹指数、压缩模量、固结系数、次固结系数、先期固结压力等土性参数。试验结束后，取出试样，测质量，烘干后，测含水率。

以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。