專利名稱：一種用于黏土的高壓固結儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于土壓縮試驗的儀器，尤其是一種適用于黏土的高壓固結儀。
背景技術：
掌握高壓作用下黏土的固結規律以及靜止土壓力系數，是準確判斷深部黏土地層應力狀態的必要前提；固結儀是實現此目的之必需設備。黏土試樣在高壓固結過程中，其孔隙水壓力及有效應力在試樣內呈現長期不均勻的特點。然而，常見固結儀通常不能滿足高壓要求；現存的少量可實現高壓固結的固結儀，則存在不能控制試驗系統的飽和性、僅測量試樣底部孔隙水壓、不考慮試樣所受摩擦力、所用土壓力傳感器尺寸偏大等不足；因此無法獲得長期高壓固結過程中黏土試樣孔隙水壓、有效應力狀態的不均勻分布演化規律，無法準確揭示黏土的高壓固結特性
發明內容
本發明的目的是克服已有技術中存在的問題，提供一種結構簡單、測量參數種類多、性能穩定、測量精度高的用于黏土的高壓固結儀。本發明的用于黏土的高壓固結儀，包括底座、設在底座上的壓力筒，和設在壓力筒上部的加壓帽；所述的底座側壁上分別設有呈L形連通壓力筒的側出水孔、中出水孔和引線孔，側出水孔和中出水孔的出口處分別設有I螺管和III螺管；所述壓力筒的筒壁兩側分別設有I徑向孔和II徑向孔，II徑向孔內側設有過濾器，外側設有II螺管；引線孔和II徑向孔的內側分別設有由壓力傳感器和引線構成的壓力測量裝置，所述的加壓帽的頂部設有施壓塊，施壓塊兩側的加壓帽上分別設有用于測量土樣壓縮量的位移傳感器和上出水孔；上出水孔的出口處設有IV螺管；所述的I螺管、II螺管、III螺管和IV螺管上分別連接有孔隙水壓測量裝置，所述的孔隙水壓測量裝置包括耐高壓導水軟管，耐高壓導水軟管的兩端分別設有聯接螺母，高壓導水軟管出水一端聯接有三通，三通的直通出口處連接有孔隙水壓測量傳感器，三通的垂直出口處設有閥門；所述壓力筒的中部設有經針頭底座固定與中出水孔相通的針頭；在所述針頭的頂端連接一針頭過濾器。有益效果本發明高壓固結儀借助常規的單杠桿固結儀的加載裝置對加壓帽加載，可實現最大固結壓力達IOMPa的逐級加載。能精確、長時、實時測量土樣底部、頂部、中間表面和中間內部四個部位的孔隙水壓力，以及土樣底部和中部的土壓力、土樣壓縮量和排水體積。通過測量土樣底部和中部的土壓力，可推算出土樣在試驗過程中的摩擦力，從而能夠在試驗過程中將土樣所受摩擦力這一因素考慮在內。本高壓固結儀主體與孔隙水壓測試系統完全獨立，易于保證整個試驗系統飽和。即首先將制備好的飽和土樣裝入壓力室，在不裝配孔隙水壓傳感器裝置的情況下將高壓固結儀主體放入真空飽和缸內抽真空I小時，吸入無氣水，最后在飽和缸內水下安裝各孔隙水壓傳感器裝置。與現有技術相比，本發明能夠控制試驗系統的飽和性、獲得土樣多個部位孔隙水壓、以及能夠獲得相應參數以考慮土樣所受摩擦力的影響，并可獲得黏土長期高壓固結過程中土樣孔隙水壓、有效應力狀態的不均勻性，從而為總結準確的黏土高壓固結規律奠定了基礎。本發明的試驗對象也可以是粉土和細沙。具有結構簡單、測量參數種類多、性能穩定、測量精度高的優點。
圖I是本發明的結構示意 圖2是圖I的A —A視 圖3是本發明的孔隙水壓測量裝置結構示意圖。圖中1_壓力筒；1-1- I徑向孔；l-2- II徑向孔；l-3- II螺管；2_加壓帽；2-1_上出水孔；2-2_上密封圈，2-3-IV螺管；3-底座；3-1_側出水孔；3-2_中出水孔；3_3_下密封圈；3-4_ I螺管；3-5- III螺管；3-6_引線孔；4_ 土樣；5_孔隙水壓測量裝置；5_1_耐高壓導水軟管；5-2_孔隙水壓測量傳感器；5-3_三通；5-4_閥門；5-5_聯接螺母；6_壓力測量裝置；6-1_壓力傳感器；6-2_引線；7_上過濾器；8_下過濾器；9_側向過濾器；10_針頭； 11-針頭過濾器；12-針頭底座；13-位移傳感器。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的描述
如圖I和圖2所示，本發明的用于黏土的高壓固結儀主要由壓力筒I、設在壓力筒I底部的底座3和設在壓力筒I上部的加壓帽2構成。所述的底座3側壁上分別設有呈L形連通壓力筒I的側出水孔3-1、中出水孔3-2和引線孔3-6。側出水孔3-1和中出水孔3-2的出口處分別設有I螺管3-4和III螺管3-5。所述的底座3與壓力筒I結合面呈階梯狀配合連接，結合面上設有下密封圈3-3。所述壓力筒I的筒壁兩側分別設有I徑向孔1-1和II徑向孔1-2。II徑向孔1-2內側設有側向過濾器9，外側設有II螺管1-3。引線孔3-6和II徑向孔1-2的內側分別設有由壓力傳感器6-1和引線6-2構成的壓力測量裝置6。所述壓力筒I的上下部分別設有上過濾器7和下過濾器8。所述上過濾器7、下過濾器8、側向過濾器9和針頭過濾器11優選是透水石。所述壓力筒I的中部設有經針頭底座12固定與中出水孔3-2相通的針頭10。在所述針頭10的頂端連接一針頭過濾器11。所述的加壓帽2的頂部設有施壓塊，施壓塊兩側的加壓帽2上分別設有用于測量土樣4壓縮量的位移傳感器13和上出水孔2-1。上出水孔2-1的出口處設有IV螺管2-3 ;所述的I螺管3-4、II螺管1-3、III螺管3-5和IV螺管2-3上分別連接有孔隙水壓測量裝置5。所述的加壓帽2與壓力筒I的配合面上設有上密封圈2-2。如圖3所示，所述孔隙水壓測量裝置5包括耐高壓導水軟管5-1，耐高壓導水軟管5-1的兩端分別設有聯接螺母5-5。高壓導水軟管5-1出水一端聯接有三通5-3，三通5-3的直通出口處連接有孔隙水壓測量傳感器5-2，三通5-3的垂直出口處設有閥門5-4。
權利要求
1.一種用于黏土的高壓固結儀，其特征在于它包括底座(3)、設在底座(3)上的壓力筒(1)，和設在壓力筒(I)上部的加壓帽(2);所述的底座(3)側壁上分別設有呈L形連通壓力筒(I)的側出水孔(3-1)、中出水孔(3-2)和引線孔(3-6)，側出水孔(3-1)和中出水孔(3-2)的出口處分別設有I螺管(3-4)和III螺管(3-5);所述壓力筒(I)的筒壁兩側分別設有I徑向孔(1-1)和II徑向孔(1-2)，II徑向孔(1-2)內側設有過濾器(9)，外側設有II螺管(1-3);引線孔(3-6)和II徑向孔(1-2)的內側分別設有由壓力傳感器(6-1)和引線(6-2)構成的壓力測量裝置(6)，所述的加壓帽(2)的頂部設有施壓塊，施壓塊兩側的加壓帽(2)上分別設有用于測量土樣(4)壓縮量的位移傳感器(13)和上出水孔(2-1);上出水孔(2-1)的出口處設有IV螺管(2-3);所述的I螺管(3-4)、II螺管(1-3)、111螺管(3-5)和IV螺管(2_3)上分別連接有孔隙水壓測量裝置(5)，所述的孔隙水壓測量裝置(5)包括耐高壓導水軟管(5-1)，耐高壓導水軟管(5-1)的兩端分別設有聯接螺母(5-5)，高壓導水軟管(5-1)出水一端聯接有三通(5-3)，三通(5-3)的直通出口處連接有孔隙水壓測量傳感器(5-2)，三通(5-3)的垂直出口處設有閥門(5-4);所述壓力筒(I)的中部設有經針頭底座(12)固定與中出水孔(3-2 )相通的針頭(10 );在所述針頭(10 )的頂端連接一針頭過濾器(11)。
2.根據權利要求I所述的適用于黏土的高壓固結儀，其特征在于所述的底座(3)與壓力筒(I)結合面呈階梯狀配合連接，結合面上設有下密封圈(3-3 )。
3.根據權利要求I所述的適用于黏土的高壓固結儀，其特征在于所述的加壓帽(2)與壓力筒(I)的配合面上設有上密封圈(2-2)。
4.根據權利要求I所述的適用于黏土的高壓固結儀，其特征在于所述壓力筒(I)的上下部分別設有上過濾器(7)和下過濾器(8)。
全文摘要
一種用于黏土的高壓固結儀，包括壓力筒、加壓帽和底座；所述壓力筒具有一用于容納土樣的內腔，土樣置于壓力筒的內腔中；加壓帽壓置在土樣的頂部；底座布置在壓力筒的下部與壓力筒相互配合連接；在所述加壓帽的頂部布置一用于測量土樣壓縮量的位移傳感器；另外還包括四組孔隙水壓測量裝置，分別用于測量土樣頂部表面的孔隙水壓，土樣底部表面的孔隙水壓，土樣中部表面的孔隙水壓和土樣中部內部的孔隙水壓；兩組壓力測量裝置，分別用于測量土樣底部豎向土壓力和土樣中部水平向土壓力。其結構簡單、測量參數種類多、性能穩定、測量精度高。
文檔編號G01N33/24GK102830215SQ20121032058
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月3日 優先權日2012年9月3日
發明者商翔宇, 鄭秀忠, 況聯飛, 周國慶 申請人:中國礦業大學