一种固结仪装置的制作方法

本技术涉及一种固结仪装置，尤其设计一种测定静止侧压力系数的k0固结仪装置。

背景技术：

1、铁路工程勘察过程中经常需要测定天然状态土或人工填土中任何一点的水平有效应力与竖向有效应力之比，所得值即为静止侧压力系数，以k0表示。此外，该系数在房屋建筑工程中也是重要的参考参数之一。用于测定静止侧压力系数的仪器为k0固结仪，该仪器主要由容器、竖向压力传感器以及围压传感器构成。现有的k0固结仪是通过样品在竖向压力下挤压容器内部的传压膜，传压膜可以为乳胶或硅胶材质，传压膜的两端与容器密封，并且传压膜与容器之间封闭的区域形成压力腔，压力腔内被水或气体充满，当试样侧向产生变形时，传压膜感受试样的压力，将压力传递给充满水或气体的压力腔，设置在压力腔外围的围压传感器感受其压力，从而测得不同竖向压力时，试样所产生的侧向压力，侧向压力与竖向压力的比值即为静止侧压力系数。由于铁路勘察过程中所取的土样受地区，环境，地质条件等的影响，土的状态是不同的。用于k0试验的土样尺寸通常为截面积30cm2，高4cm的试样。试验时需要将土样装入容器，由于传压膜为柔性，在自然状态下会存在弯曲凹凸现象，因此在装样时，向径向内侧凸出的部分容易对试样造成阻挡，与试样之间的摩擦力容易破坏试样的完整性，致使试验所得数据不准确。此外，有的传压膜局部处于向径向外侧凹陷状态，装入试样后，样品与传压膜之间则不能充分接触，有一定的空隙，致使在施加竖向压力后，实际测量试样的周围压力时，有一部分没有传递到传压膜上，致使围压传感器感受不到此时的试样变形产生的压力，致使最终试验数据失真不准确，导致最终所得值偏小，不能真实反映土体的实际情况。除此之外，当压力腔内使用水为传导压力的介质时，压力腔内容易产生气泡，气泡的存在会影响试样围压的传递，影响围压传感器的测量。排气泡的方法需要松动围压传感器，十分不方便，而且会对仪器产生磨损破坏，十分不利于仪器设备保养。

技术实现思路

1、因此，本实用新型的目的在于提供一种能够在容器内放入试样时使压力腔内产生负压使传压膜向径向外侧凹陷，从而避免试样因收到传压膜的摩擦而损伤的固结仪装置。

2、为了实现上述目的，本实用新型的一种固结仪装置，包括容器、竖向增压装置以及围压传感器；所述容器包括内部具有容腔的本体以及竖向传压活塞，所述容腔用于放入试样，所述竖向传压活塞的下部设置于所述容腔内并能够压在所述试样上；所述竖向增压装置设置于容器下方，用于通过所述竖向传压活塞对试样施加压力；在所述本体内还设置有传压膜，所述传压膜为筒状并套在试样的外侧，传压膜的上下两端与本体密封连接，所述传压膜与本体之间封闭的区域为压力腔；在所述本体上设置有用于测量压力腔内压力的围压传感器；在所述本体上还设置有分别连通于所述压力腔的流体注入管以及流体排出管，所述流体注入管用于连接正压装置，所述流体排出管用于连接负压装置。

3、所述固结仪装置还包括工作台，在所述工作台上设置有多个竖直的导向杆，导向杆的顶端固定有横梁，在所述横梁的下方设置有竖向压力传感器；所述导向杆穿过一托板，所述托板用于支撑所述容器；所述竖向增压装置包括电机所述电机的动力输出端连接有丝杠，螺母套在所述丝杠上并且固定于所述托板上。

4、所述丝杠穿过所述托板，并且所述丝杠的顶端通过轴承安装于所述横梁上。

5、所述固结仪装置还包括工作台，在所述工作台上设置有多个竖直的导向杆，导向杆的顶端固定有横梁，在所述竖向传压活塞的上方设置有传压杆，所述传压杆穿过所述横梁并且与横梁相固定，在横梁上方设置有百分表，所述百分表顶在所述传压杆的顶端；所述导向杆穿过一托板，所述托板用于支撑所述容器；所述导向杆的下端固定有底梁，所述竖向增压装置包括设置于底梁上方的气缸装置，所述气缸装置的上端顶住所述托板，下端顶住所述底梁。

6、所述容器的本体包括底座、下锁紧套、中间套体、上锁紧套以及锁紧螺栓，所述上锁紧套与下锁紧套将所述中间套体夹持，所述锁紧螺栓穿过依次穿过上锁紧套、下锁紧套后固定连接于所述底座上。

7、所述底座的中部设置有向上凸起的凸台部，所述下锁紧套套在所述凸台部的外侧。

8、在所述下锁紧套上设置有向上凸起的上凸环部，所述上凸环部套在中间套体的下部外侧；在所述上锁紧套上设置有向下凸起的下凸环部，所述下凸环部套在中间套体的上部外侧。

9、所述中间套体的内径从上下两端到中部具有逐渐增大的趋势。

10、在所述容腔内还设置有上透水石和下透水石，所述底座上设置有排水孔。

11、所述固结仪装置还包括压力控制器，所述压力控制器与围压传感器、正压装置和负压装置相连，所述压力控制器用于接收所述围压传感器发送的数据，以及用于控制所述正压装置和负压装置动作。

12、采用上述技术方案，本实用新型的固结仪装置，由于在容器的本体上设置有了流体注入管以及流体排出管，流体注入管与流体排出管分别连通于压力腔，用于向压力腔内注入流体或排出流体，因此在向容腔内放入试样之前，可以通过负压装置对压力腔内的流体进行抽吸，从而使传压膜向径向外侧凹陷，当放入试样时则能够避免传压膜与试样之间发生剐蹭，从而不会破坏试样的外形；在测试之前则可以通过流体注入管向压力腔内注入流体，是压力腔内压力增大，从而使传压膜贴合在试样外侧壁上，避免了现有技术中传压膜与试样之间存在空隙的情况，从而保证测量的精度。当采用水做压力腔内的传压介质时，当水中存有气泡时，可以通过抽水与注水的循环操作实现气泡的有效排除，无需对围压传感器部位的进行拆卸，减少了对仪器磨损，有利于更好的保养维护仪器状态，从而到达延长仪器使用寿命、降低仪器购买维修成本的目的。

技术特征：

1.一种固结仪装置，其特征在于：包括容器、竖向增压装置以及围压传感器；所述容器包括内部具有容腔的本体以及竖向传压活塞，所述容腔用于放入试样，所述竖向传压活塞的下部设置于所述容腔内并能够压在所述试样上；所述竖向增压装置设置于容器下方，用于通过所述竖向传压活塞对试样施加压力；在所述本体内还设置有传压膜，所述传压膜为筒状并套在试样的外侧，传压膜的上下两端与本体密封连接，所述传压膜与本体之间封闭的区域为压力腔；在所述本体上设置有用于测量压力腔内压力的围压传感器；在所述本体上还设置有分别连通于所述压力腔的流体注入管以及流体排出管，所述流体注入管用于连接正压装置，所述流体排出管用于连接负压装置。

2.如权利要求1所述的固结仪装置，其特征在于：所述固结仪装置还包括工作台，在所述工作台上设置有多个竖直的导向杆，导向杆的顶端固定有横梁，在所述横梁的下方设置有竖向压力传感器；所述导向杆穿过一托板，所述托板用于支撑所述容器；所述竖向增压装置包括电机所述电机的动力输出端连接有丝杠，螺母套在所述丝杠上并且固定于所述托板上。

3.如权利要求2所述的固结仪装置，其特征在于：所述丝杠穿过所述托板，并且所述丝杠的顶端通过轴承安装于所述横梁上。

4.如权利要求1所述的固结仪装置，其特征在于：所述固结仪装置还包括工作台，在所述工作台上设置有多个竖直的导向杆，导向杆的顶端固定有横梁，在所述竖向传压活塞的上方设置有传压杆，所述传压杆穿过所述横梁并且与横梁相固定，在横梁上方设置有百分表，所述百分表顶在所述传压杆的顶端；所述导向杆穿过一托板，所述托板用于支撑所述容器；所述导向杆的下端固定有底梁，所述竖向增压装置包括设置于底梁上方的气缸装置，所述气缸装置的上端顶住所述托板，下端顶住所述底梁。

5.如权利要求1-4任一项所述的固结仪装置，其特征在于：所述容器的本体包括底座、下锁紧套、中间套体、上锁紧套以及锁紧螺栓，所述上锁紧套与下锁紧套将所述中间套体夹持，所述锁紧螺栓穿过依次穿过上锁紧套、下锁紧套后固定连接于所述底座上。

6.如权利要求5所述的固结仪装置，其特征在于：所述底座的中部设置有向上凸起的凸台部，所述下锁紧套套在所述凸台部的外侧。

7.如权利要求6所述的固结仪装置，其特征在于：在所述下锁紧套上设置有向上凸起的上凸环部，所述上凸环部套在中间套体的下部外侧；在所述上锁紧套上设置有向下凸起的下凸环部，所述下凸环部套在中间套体的上部外侧。

8.如权利要求7所述的固结仪装置，其特征在于：所述中间套体的内径从上下两端到中部具有逐渐增大的趋势。

9.如权利要求5所述的固结仪装置，其特征在于：在所述容腔内还设置有上透水石和下透水石，所述底座上设置有排水孔。

10.如权利要求1-4任一项所述的固结仪装置，其特征在于：所述固结仪装置还包括压力控制器，所述压力控制器与围压传感器、正压装置和负压装置相连，所述压力控制器用于接收所述围压传感器发送的数据，以及用于控制所述正压装置和负压装置动作。

技术总结
本技术提供了一种固结仪装置，包括容器以及围压传感器；在所述本体内还设置有传压膜，所述传压膜为筒状并套在试样的外侧，传压膜的上下两端与本体密封连接，所述传压膜与本体之间封闭的区域为压力腔；在所述本体上设置有用于测量压力腔内压力的围压传感器；在所述本体上还设置有分别连通于所述压力腔的流体注入管以及流体排出管，所述流体注入管用于连接正压装置，所述流体排出管用于连接负压装置。采用上述技术方案，本技术的固结仪装置，可以通过负压装置对压力腔内的流体进行抽吸，从而使传压膜向径向外侧凹陷，当放入试样时则能够避免传压膜与试样之间发生剐蹭，从而不会破坏试样的外形。

技术研发人员：刘聪,王学刚,马杰,徐世静,陈喆,乔玉荣,蔡耀宇,张健,程恪
受保护的技术使用者：中国铁路设计集团有限公司
技术研发日：20230721
技术公布日：2024/3/4