一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪，包括水平设置的工作台，工作台的下方设有支杆，支杆的上端固接在工作台的下表面，支杆的下端连接有水平杠杆，杠杆的一端设有平衡锤，杠杆的另一端设有砝码盘，反力架的下横边框与杠杆连接，反力架的上横边框上连接有用于对加压上盖传力的传力导杆；传力导杆的上端设有百分表，工作台的上表面水平设有底座，底座包括底板和圆筒，底板上开设有环形凹槽，环形凹槽上开有圆孔，底板内开有蒸汽通道，蒸汽通道通过导气管连接蒸汽发生器。解决了目前常规压缩仪器对不同含水量下土的增湿变形量测定困难，难以模拟实际工程中的湿化渐进变形的问题。
【专利说明】
一种基于蒸汽逐步増湿的土体单向压缩仪
技术领域
[0001]本实用新型属于岩土工程测试技术领域，涉及一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪。
【背景技术】
[0002]近年来，对于土体增湿试验的测试方法有很多，单向压缩饱和湿化试验是其中之一。传统的压缩仪在进行土地湿化变形性质的测试时，只能通过在水槽中灌满水使其达到饱和，进而测量其变形系数，研究的是试样充分浸水饱和以后的最终变形量，并不能对土体尚未达到饱和的变形性质进行研究。采用通入蒸汽的方法对试样进行增湿，可以完成对土体在某一荷载下逐步缓慢增湿至不同含水量的单向压缩试验，并以此来模拟实际工程中土体含水量逐步增大的变形规律，具有很好的实际意义。
[0003]采用蒸汽增湿作为一种新的增湿试验方法，其应用技术存在一些难点，其中很重要的是蒸汽增湿量的控制。对于蒸汽增湿量的控制，一方面，一次性通入蒸汽量过大，很容易造成试样的不均匀增湿，进而导致土体产生不均匀变形；另一方面，一次性通用蒸汽量过小，很难明显的看出试样的增湿变形结果。
[0004]针对上述不足，需探索一种功能设计改进的单向压缩仪，使其满足对不同土类实现均匀增湿到指定含水量，达到对土体增湿至不同含水量时的变形性质进行研究的效果。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪，解决了目前常规压缩仪器测试土饱和湿化变形时只能测试试样充分浸水至饱和时的变形量，而对不同含水量下土的增湿变形量测定困难，难以模拟实际工程中的湿化渐进变形的问题。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是，一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪，包括水平设置的工作台，工作台的两端分别通过支架支撑，工作台的下方沿竖直方向设有支杆，支杆的上端固接在工作台的下表面，支杆的下端连接有水平杠杆，杠杆的一端设有平衡锤，杠杆的另一端设有砝码盘，杠杆上还连接有沿竖直方向设置的矩形反力架，反力架的上横边框和下横边框分别位于工作台的上、下两侧，反力架的下横边框与杠杆连接，反力架的上横边框上连接有用于对加压上盖传力的传力导杆;传力导杆的上端设有百分表，工作台的上表面水平设有可拆卸底座；
[0007]底座包括竖直设置的圆筒，圆筒的底部固接有底板，底板的上表面开设有至少两个同心环形凹槽，每个环形凹槽上均匀开设有圆孔，底板内还开设有蒸汽通道，蒸汽通道位于各环形凹槽所在平面的下方且与各圆孔相连通，蒸汽通道通过导气管连接蒸汽发生器，圆筒内竖直设有护环，圆筒与护环之间的间隙形成水槽，各环形凹槽所在平面被包围在护环内部。
[0008]本实用新型的特点还在于，
[0009]其中杠杆与反力架的下横边框垂直设置。
[0010]其中各环形凹槽上的圆孔相互交错设置，各环形凹槽的槽宽均相同，每个圆孔的孔径与环形凹槽的槽宽相同。
[0011]其中蒸汽通道由底板的一端延伸至底板的另一端，蒸汽通道的一端穿过底板的一端的外壁与导气管连通，蒸汽通道的另一端被底板另一端的外壁封口。
[0012]其中蒸汽发生器采用电热式，包括水箱，水箱的盖子上并排设置有蒸汽出口阀和蒸汽调节阀，导气管与蒸汽出口阀连接，导气管上还设有开关，水箱的底部设有加热底座。
[0013]其中导气管为内壁光滑的管体。
[0014]本实用新型的有益效果是，本装置中在底板的环形凹槽上开设有圆孔，而且各环形凹槽上的圆孔相互交叉排列，增大了蒸汽与土体的有效接触面积，改善了增湿的不均匀性；蒸汽通道通过导气管连接蒸汽发生器，导气管上设有开关，导气管采用内壁光滑的管体，在对试样进行逐步增湿至稳定后，关闭导气管，可以有效保持土样湿度的稳定。解决了目前常规压缩仪器测试土饱和湿化变形时只能测试试样充分浸水至饱和时的变形量，而对不同含水量下土的增湿变形量测定困难，难以模拟实际工程中的湿化渐进变形的问题。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪的结构示意图；
[0016]图2是本实用新型一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪的侧视图；
[0017]图3是本实用新型一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪中底座的俯视图；
[0018]图4是图1中蒸汽发生器的结构示意图。
[0019]图中，1.水槽，2.护环，3.环刀，4.透水石，5.加压上盖，6.传力导杆，7.百分表，8.底板，9.试样，10.反力架，10-1.上横边框，10-2.下横边框，11.支杆，12.砝码盘，13.平衡锤，14.工作台，15.支架，16.导气管，17.开关，18.蒸汽发生器，19.锚杆a，20.锚杆b，21.圆孔，22.加热底座，23.水箱，24.蒸汽出口阀，25.蒸汽调节阀，26.环形凹槽，27.杠杆，28.通孔，29.蒸汽通道，30.圆筒，31.插头。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0021]本实用新型一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪，结构如图1、2所示，包括水平设置的工作台14，工作台14的两端分别通过支架15支撑，工作台14的下方沿竖直方向设有支杆11，支杆11的上端固接在工作台15的下表面，支杆15的下端连接有水平杠杆27，杠杆27的一端设有平衡锤13，杠杆27的另一端设有砝码盘12，杠杆27上还连接有沿竖直方向设置的矩形反力架10，反力架10的上横边框10-1和下横边框10-2分别位于工作台14的上、下两侧，反力架10的下横边框10-2与杠杆27连接，反力架10的上横边框10-1上连接有用于对加压上盖5传力的传力导杆6，(传力导杆6沿竖直方向设置，传力导杆6可沿竖直方向上下调节)传力导杆6的上端设有百分表7，工作台14的上表面水平设有可拆卸的底座；
[0022]如图3所示，底座包括竖直设置的圆筒30，圆筒30的底部固接有底板8，底板8的上表面开设有至少两个同心环形凹槽26，每个环形凹槽26上表面均匀开设有圆孔21，底板8内还开设有蒸汽通道29，蒸汽通道29位于各环形凹槽26所在平面(因为各环形凹槽26为同心圆，因此各环形凹槽26位于同一平面)的下方且与各圆孔21相连通，蒸汽通道29通过导气管16连接蒸汽发生器18，圆筒30内竖直设有护环2，圆筒30与护环2之间的间隙形成水槽I，各环形凹槽26所在平面被包围在护环2内部。
[0023]杠杆27与反力架10的下横边框10-2垂直设置。
[0024]其中支杆11的下端通过锚杆b20连接在杠杆27上，反力架10的下横边框10-2通过锚杆al9连接在杠杆27上。
[0025]其中工作台14上开设有一对通孔28，反力架10的两条竖直边框分别相应穿过两个通孔28，反力架10的两条竖直边框可在两个通孔28内活动。
[0026]其中各环形凹槽26上的圆孔21相互交错设置(即各环形凹槽26上圆孔21的圆心均不在同一直线上)，各环形凹槽26的槽宽均相同，每个圆孔21的孔径与环形凹槽26的槽宽相同。
[0027]其中蒸汽通道29由底板8的一端延伸至底板8的另一端(蒸汽通道29与底板8的长度相同，底板8的两端分别对应蒸汽通道29的两端)，蒸汽通道29的一端穿过底板8的一端的外壁与导气管16连通，蒸汽通道29的另一端被底板8另一端的外壁封口(即蒸汽通道29的另一端不与外界相同，所有的蒸汽进入蒸汽通道29后均从圆孔21中溢出)。
[0028]参见图4，蒸汽发生器18采用电热式，包括水箱23，水箱23的盖子上并排设置有蒸汽出口阀24和蒸汽调节阀25，导气管16与蒸汽出口阀24连接，导气管16上还设有开关17，水箱23的底部设有加热底座22(此处采用的加热原理与电热水壶的加热原理相似)。
[0029]其中导气管16为内壁光滑的管体，如玻璃管。
[0030]本实用新型一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪的工作原理为，进行试验时，先在圆筒30内放入护环2，再在护环2的内部从下往上依次放入一块透水石4、带有环刀3的试样9、另一块透水石4，将加压上盖5盖在透水石4(试样9上方的透水石4)上，通过传力导杆6正对设置在加压上盖5上方，支杆11固定在工作台14上，相当于杠杆27的固定支点，支点左侧的杆件重量由其右侧的平衡锤13进行抵消，形成杠杆的初始平衡状态，当在砝码盘12加砝码时，形成的竖向荷载通过反力架10经过传力导杆6通过加压上盖5对试样9进行竖向加载，加载后的竖向变形的大小在百分表7上显示，与此同时加热底座22的插头31通电，蒸汽发生器18制备出蒸汽，打开导气管开关17，蒸汽通过导气管16经由蒸汽通道29进入圆孔21对试样9进行逐步缓慢增湿，可以进行土体均匀增湿到不同含水量的单向压缩试验;可根据试验所需蒸汽量的不同调节蒸汽出口阀24和蒸汽调节阀25，当所需蒸汽量较大时，仅打开蒸汽出口阀24即可；当所需蒸汽增湿含水量较小时，同时打开蒸汽出口阀24和蒸汽调节阀25，使一部分蒸汽散发到空气中，以此来减少通入试样的蒸汽量，操作十分简便，而且有效地节约了试验成本，关闭导气管开关17，在水槽I中灌满蒸馏水即可进行常规的固结试验。
[0031]为保证试验结果的准确，在每次试验之前，先将透水石4单独放入单向压缩仪中并通入蒸汽对其进行增湿，使其湿度接近试样的初始湿度，以防止试验时透水石4吸水对试样增湿含水量推算的影响;每次试验后要将水槽1、底板8和蒸汽通道29进行清洗，以免蒸汽增湿试验以后土颗粒残渣顺着圆孔21流入导气管16，进而堵塞导气管16，影响下次蒸汽增湿试验的进行。
[0032]本实用新型一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪的特点为，本装置在导气管16上设有开关17，当开关17关闭时，可以进行土体充分浸水饱和的固结试验；当开关17打开时，又可以进行土体基于蒸汽逐步增湿到不同含水量的单向压缩试验，为研究土体增湿到不同含水量时的变形规律提供了一种方便可靠的途径;采用向土体试样中通入蒸汽的方法对试样进行增湿，可以达到对土体在某一荷载下逐步缓慢进行增湿的单向压缩试验，并以此来模拟实际工程中土体含水量逐步增大至最终变形的规律，具有很好的实际意义。此外，蒸汽发生器18采用电热式，只要接上电源即可获得试验所需蒸汽，使用方便，根据试验所需蒸汽量的大小来调节水箱上的蒸汽出口阀24和蒸汽调节阀25，因此可以满足不同测试含水量要求的压缩试验，操作简单，成本低廉，具有很好的推广前景，本装置适用于各种土类增湿的单向压缩试验。
【主权项】
1.一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪，其特征在于:包括水平设置的工作台(14)，工作台(14)的两端分别通过支架(15)支撑，工作台(14)的下方沿竖直方向设有支杆(11)，支杆(11)的上端固接在工作台(14)的下表面，支杆(11)的下端连接有水平杠杆(27)，杠杆(27)的一端设有平衡锤(I3)，所述杠杆(27)的另一端设有砝码盘(12)，杠杆(27)上还连接有沿竖直方向设置的矩形反力架(10)，反力架(10)的上横边框(10-1)和下横边框(10-2)分别位于工作台(14)的上、下两侧，反力架(10)的下横边框(10-1)与杠杆(27)连接，所述反力架(10)的上横边框(10-1)上连接有用于对加压上盖(5)传力的传力导杆(6)，传力导杆(6)的上端设有百分表(7)，所述工作台(14)的上表面水平设有可拆卸底座； 所述底座包括竖直设置的圆筒(30)，圆筒(30)的底部固接有底板(8)，底板(8)的上表面开设有至少两个同心环形凹槽(26)，每个环形凹槽(26)上均匀开设有圆孔(21)，底板(8)内还开设有蒸汽通道(29)，蒸汽通道(29)位于各所述环形凹槽(26)所在平面的下方且与各圆孔(21)相连通，蒸汽通道(29)通过导气管(16)连接蒸汽发生器(18)，圆筒(30)内竖直设有护环(2)，圆筒(30)与护环(2)之间的间隙形成水槽(I)，各环形凹槽(26)所在平面被包围在护环(2)内部。2.根据权利要求1所述的一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪，其特征在于:所述杠杆(27)与反力架(10)的下横边框(10-2)垂直设置。3.根据权利要求1所述的一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪，其特征在于:各所述环形凹槽(26)上的圆孔(21)相互交错设置，各环形凹槽(26)的槽宽均相同，每个所述圆孔(21)的孔径与环形凹槽(26)的槽宽相同。4.根据权利要求1所述的一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪，其特征在于:所述蒸汽通道(29)由底板(8)的一端延伸至底板(8)的另一端，所述蒸汽通道(29)的一端穿过底板(8)的一端的外壁与导气管(16)连通，所述蒸汽通道(29)的另一端被底板(8)另一端的外壁封口。5.根据权利要求1所述的一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪，其特征在于:所述蒸汽发生器(18)采用电热式，包括水箱(23)，水箱(23)的盖子上并排设置有蒸汽出口阀(24)和蒸汽调节阀(25)，所述导气管(16)与蒸汽出口阀(24)连接，导气管(16)上还设有开关(17)，水箱(23)的底部设有加热底座(22)。6.根据权利要求1所述的一种基于蒸汽逐步增湿的土体单向压缩仪，其特征在于:所述导气管(16)为内壁光滑的管体。
【文档编号】G01N3/02GK205506532SQ201620156678
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月1日
【发明人】王亚林, 李荣建, 霍旭挺, 张真
【申请人】西安理工大学