溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置，包括一軸力施加系統(tǒng)（1）、一溫度控制系統(tǒng)（2）、一壓力室（3）、一軸向位移測量系統(tǒng)（4）和一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（5）；其中，軸力施加系統(tǒng)（1）與壓力室（3）的一加壓蓋板（3.2）連接；溫度控制系統(tǒng)（2）分別與壓力室（3）和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（5）連接；軸向位移測量系統(tǒng)（4）分別與加壓蓋板（3.2）和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（5）連接，因此，所述溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置適用于飽和土樣在不同溫度下的固結(jié)試驗，并且可以監(jiān)測土樣在設(shè)定的壓力下，經(jīng)歷不同溫度時的位移變化情況。
【專利說明】溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種巖土固結(jié)試驗裝置，尤其涉及一種溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]土體的變形特性等一些力學(xué)性質(zhì)是巖土工程中重要的參數(shù)，對實際工程具有指導(dǎo)意義。土體的固結(jié)沉降的演化規(guī)律是評價工程安全性的重要依據(jù)，目前最關(guān)注的是力學(xué)加載和自重引起的沉降現(xiàn)象。然而近年來，全球氣候變化異常，而其中溫度成為了一個重要的影響因素，如晝夜溫度交替變化會引起土體發(fā)生不可逆的變形，在核廢料儲存過程中釋放的熱量會引起周圍土體性質(zhì)的改變等都是亟需解決的關(guān)鍵問題。
[0003]另一方面，蒸發(fā)引起的地表開裂和垃圾填埋場的污染物遷移以及地?zé)豳Y源的開發(fā)等都是和溫度有密切關(guān)系的，不同的溫度變化情況會導(dǎo)致土體呈現(xiàn)不同的力學(xué)性質(zhì)，因此在分析此類問題時，有必要研究溫度的影響。
[0004]目前針對飽和土的試驗設(shè)備，國內(nèi)外的研究人員進(jìn)行了大量的研究。常規(guī)高壓固結(jié)試驗的測試精度和可控性已經(jīng)得到了國內(nèi)外巖土力學(xué)領(lǐng)域的廣泛認(rèn)可。而目前對土體的高壓固結(jié)試驗通常是在常溫條件下進(jìn)行的，隨著研究的深入和目前實際問題的需要，此類常規(guī)試驗已經(jīng)明顯不足。
[0005]一種研究溫度循環(huán)變化條件下巖土材料變形特性的好思路是:將現(xiàn)場取得的原狀土樣置于高壓固結(jié)儀中，設(shè)定好所需的溫度狀態(tài)，在該溫度下進(jìn)行施加壓力進(jìn)行固結(jié)試驗；另一方面，在某一固結(jié)壓力下，進(jìn)行溫度循環(huán)變化，并實時監(jiān)測整個過程中土樣的位移變化情況。如何在高壓固結(jié)試驗中實現(xiàn)溫度的循環(huán)變化(包括高溫和低溫，(TC ?100°C)是目前研究土體溫度效應(yīng)的關(guān)鍵問題。
[0006]因此有必要設(shè)計一種溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置，以克服上述問題。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了一種溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置，以使得其在溫度循環(huán)變化中監(jiān)測土樣的位移變化情況。
[0008]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:
[0009]本實用新型提供一種溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置，包括一軸力施加系統(tǒng)(I)、一溫度控制系統(tǒng)(2)、一壓力室(3)、一軸向位移測量系統(tǒng)(4)和一數(shù)據(jù)米集系統(tǒng)(5)；其中，所述軸力施加系統(tǒng)(I)與所述壓力室(3)的一加壓蓋板(3.2)連接；所述溫度控制系統(tǒng)(2)分別與所述壓力室(3)和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)連接；所述軸向位移測量系統(tǒng)(4)分別與所述加壓蓋板(3.2)和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述軸力施加系統(tǒng)(I)包括一砝碼(1.1 )、一杠桿式加載裝置(1.2)和一底座(1.3)，所述砝碼(1.1)與所述底座(1.3)相連接，所述底座(1.3)與所述杠桿式加載裝置(1.2)相連接，所述杠桿式加載裝置(1.2)與所述壓力室(3)相連接。[0011]進(jìn)一步地，所述溫控系統(tǒng)(2)包括一電阻絲(2.1)、一低溫恒溫槽(2.2)和一溫度反饋系統(tǒng)(2.3 )，所述電阻絲(2.1)內(nèi)置于所述壓力室(3 )，所述低溫恒溫槽(2.2)與所述壓力室(3)的一水槽(3.3)相連接，所述溫度反饋系統(tǒng)(2.3)與所述壓力室(3)相連接，所述溫度反饋系統(tǒng)(2.3)與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)相連接。
[0012]進(jìn)一步地，所述的壓力室(3)還包括一護(hù)環(huán)(3.1)和一底座(3.4)，所述護(hù)環(huán)(3.1)和所述水槽(3.3)分別安裝在所述底座(3.4 )上，其中，土樣置于所述護(hù)環(huán)(3.1)中，土樣上部與所述加壓蓋板(3.2)連接。
[0013]進(jìn)一步地，所述軸向位移測量系統(tǒng)(4)包括一軸向位移百分表(4.1)和一位移探測計(4.2)，所述軸向位移百分表(4.1)與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)相連，所述位移探測計
(4.2)與所述加壓蓋板(3.2)接觸。
[0014]更進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)包括一溫度傳感器(5.1)、一軸向位移傳感器
(5.2)、一計算機(jī)(5.3)和一數(shù)據(jù)采集儀(5.4)，所述數(shù)據(jù)采集儀(5.4)上設(shè)有兩個通道分別與所述溫度傳感器(5.1)和所述軸向位移傳感器(5.2)相連接，所述數(shù)據(jù)采集儀(5.4)與所述計算機(jī)(5.3)相連接，所述溫度傳感器(5.1)設(shè)置于所述溫度反饋系統(tǒng)(2.3)上，并與所述數(shù)據(jù)采集儀(5.4)相連接，所述軸向位移傳感器(5.2)設(shè)置于所述軸向位移百分表(4.1)上，并與數(shù)據(jù)采集儀(5.4)相連接。
[0015]本實用新型具有以下有益效果:
[0016]所述溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置，包括所述軸力施加系統(tǒng)(I)、所述溫度控制系統(tǒng)(2)、所述壓力室(3)、所述軸向位移測量系統(tǒng)(4)和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5);其中，所述軸力施加系統(tǒng)(I)與所述壓力室(3)的所述加壓蓋板(3.2)連接；所述溫度控制系統(tǒng)(2)分別與所述壓力室(3)和·所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)連接；所述軸向位移測量系統(tǒng)(4)分別與所述加壓蓋板(3.2)和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)連接，因此，所述溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置適用于飽和土樣在不同溫度下的固結(jié)試驗，并且可以監(jiān)測土樣在設(shè)定的壓力下，經(jīng)歷不同溫度時的位移變化情況。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0018]圖1為本實用新型實施例提供的溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置的原理圖；
[0019]圖2為本實用新型實施例提供的溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]標(biāo)號說明:
[0021]I 一軸力施加系統(tǒng)，
[0022]1.1一破碼， 1.2—杠桿式加載裝置， 1.3—底座；
[0023]2—溫控系統(tǒng)，
[0024]2.1—電阻絲，2.2—低溫恒溫槽，2.3—溫度反饋系統(tǒng)；
[0025]3—壓力室，[0026]3.1一護(hù)環(huán)，3.2—加壓蓋板，3.3—水槽， 3.4—底座；
[0027]4 一軸向位移測量系統(tǒng)，
[0028]4.1一軸向位移百分表，4.2—位移探測計；
[0029]5—數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0030]5.1一溫度傳感器，5.2—軸向位移傳感器，
[0031]5.3—計算機(jī)，5.4—數(shù)據(jù)米集儀。
【具體實施方式】
[0032]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0033]如圖1-圖2，本實用新型提供一種溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置，包括一軸力施加系統(tǒng)(I)、一溫度控制系統(tǒng)(2)、一壓力室(3)、一軸向位移測量系統(tǒng)(4)和一數(shù)據(jù)米集系統(tǒng)(5);其中，所述軸力施加系統(tǒng)(I)與所述壓力室(3)的一加壓蓋板(3.2)連接；所述溫度控制系統(tǒng)(2)分別與所述壓力室(3)和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)連接；所述軸向位移測量系統(tǒng)(4)分別與所述加壓蓋板(3.2)和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)連接。因此，所述溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置適用于飽和土樣在不同溫度下的固結(jié)試驗，并且可以監(jiān)測土樣在設(shè)定的壓力下，經(jīng)歷不同溫度時的位移變化情況。
[0034]如圖1-圖2,所述軸力施加系統(tǒng)(I)包括一破碼(1.1)、一杠桿式加載裝置(1.2)和一底座(1 .3)，所述砝碼(1.1)與所述底座(1.3)相連接，所述底座(1.3)與所述杠桿式加載裝置(1.2)相連接，所述杠桿式加載裝置(1.2)與所述壓力室(3)相連接。所述軸力施加系統(tǒng)(I)的工作原理是:通過砝碼(1.1)置于底座(1.3)上，然后通過杠桿式加載裝置(1.2)將砝碼(1.1)的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成壓力施加在壓力室加壓蓋板(3.2)上，通過壓力室加壓蓋板(3.2)對土樣施加壓力。
[0035]所述軸力施加系統(tǒng)(I)的功能為:對土樣施加壓力，進(jìn)行不同溫度下的固結(jié)壓縮及回彈試驗。
[0036]如圖1-圖2，所述溫控系統(tǒng)(2)包括一電阻絲(2.1)、一低溫恒溫槽(2.2)和一溫度反饋系統(tǒng)(2.3)，所述電阻絲(2.1)內(nèi)置于所述壓力室(3)的一水槽(3.3)側(cè)壁上，所述低溫恒溫槽(2.2)通過軟管與所述水槽(3.3)相連接，所述溫度反饋系統(tǒng)(2.3)與所述壓力室(3)相連接，所述溫度反饋系統(tǒng)(2.3)通過信號傳輸線與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)相連接。所述溫控系統(tǒng)(2)的工作原理是:通過所述溫度反饋系統(tǒng)(2.3)來設(shè)定所要達(dá)到的溫度，若比室溫高則反饋給內(nèi)置的所述電阻絲(2.1)進(jìn)行加熱，若比室溫低則反饋給所述低溫恒溫槽(2.2)進(jìn)行降溫，并能夠?qū)崿F(xiàn)保持溫度恒定以及循環(huán)變化。所述溫控系統(tǒng)(2)的功能是:可以設(shè)定所需要的溫度，并保持恒溫，可以實現(xiàn)溫度的循環(huán)變化。
[0037]進(jìn)如圖1-圖2，所述的壓力室(3)還包括一護(hù)環(huán)(3.1)和一底座(3.4)，所述護(hù)環(huán)
(3.1)和所述水槽(3.3)分別安裝在所述底座(3.4)上，其中，土樣置于所述護(hù)環(huán)(3.1)中，土樣上部與所述加壓蓋板(3.2)連接。所述壓力室(3)的工作原理是:將土樣置于所述護(hù)環(huán)(3.1)中，所述加壓蓋板(3.2)置于土樣上部，使其將壓力傳遞到土樣上。所述護(hù)環(huán)(3.1)下部設(shè)有一排水凹槽，使得土樣中的水分通過所述排水凹槽與水槽(3.3)中的水相連，實現(xiàn)土樣自由排水，從而可以使土樣自由的壓縮或回彈。所述壓力室(3)的功能是:放置土樣，實現(xiàn)土樣不同溫度下不同壓力下的固結(jié)及熱固結(jié)試驗，并且可以實時的反饋溫度變化情況。
[0038]如圖1-圖2,所述軸向位移測量系統(tǒng)(4)包括一軸向位移百分表(4.1)和一位移探測計(4.2)，所述軸向位移百分表(4.1)通過信號傳輸線與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)相連，所述位移探測計(4.2)與所述加壓蓋板(3.2)接觸。所述軸向位移測量系統(tǒng)(4)的功能是:能夠?qū)崟r監(jiān)測土樣固結(jié)試驗過程中發(fā)生的軸向位移。
[0039]如圖1-圖2，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)包括一溫度傳感器(5.1)、一軸向位移傳感器
(5.2)、一計算機(jī)(5.3)和一數(shù)據(jù)采集儀(5.4)，所述數(shù)據(jù)采集儀(5.4)上設(shè)有兩個通道分別與所述溫度傳感器(5.1)和所述軸向位移傳感器(5.2)通過信號傳輸線相連接，所述數(shù)據(jù)采集儀(5.4)與所述計算機(jī)(5.3)相連接，所述溫度傳感器(5.1)設(shè)置于所述溫度反饋系統(tǒng)(2.3)上，并通過信號傳輸線與所述數(shù)據(jù)采集儀(5.4)相連接，所述軸向位移傳感器(5.2)設(shè)置于所述軸向位移百分表(4.1)上，并通過信號傳輸線與數(shù)據(jù)采集儀(5.4)相連接。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)的功能是:通過所述溫度傳感器(5.1)控制和量測所述壓力室(3)內(nèi)的溫度；通過所述軸向位移傳感器(5.2)可以得出土樣實時的軸向位移。
[0040]所述溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置操作過程如下:
[0041]1、將土樣按設(shè)定的干密度和含水率采用靜壓法制成固結(jié)土樣或直接采用原狀土樣，將土樣進(jìn)行抽真空飽和，稱量飽和之后的質(zhì)量，得出飽和含水量和孔隙率。然后將透水石放入所述壓力室(3)的所述底座(3.4)上，透水石上放一層濕潤濾紙，然后將土樣和透水石一起安裝在所述壓力室(3)的所述底座(3.4)上，土樣上部再放一層濕潤濾紙和透水石，然后將所述加壓蓋板(3.2)置于土樣上部；
[0042]2、往所述壓力室(3)的所述水槽(3.3)充入蒸餾水，至淹沒土樣為止；
[0043]3、連接好管路與線路，所述壓力室3連接好所述溫控系統(tǒng)2，連接所述好數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5與所述溫控系統(tǒng)2、所述軸向位移測量系統(tǒng)4之間的連接線。
[0044]4、在步驟①②③完成的基礎(chǔ)上，進(jìn)行以下試驗:
[0045]a、飽和土的固結(jié)試驗；
[0046]b、不同溫度下飽和土的固結(jié)回彈曲線的測定；
[0047]c、不同壓力下飽和土在溫度循環(huán)變化下的變形測定；
[0048]d、不同溫度路徑下飽和土的固結(jié)試驗。
[0049]借助上述操作，所述溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置可適用于飽和土樣在不同溫度下的固結(jié)試驗，并且可以監(jiān)測土樣在設(shè)定的壓力下，經(jīng)歷不同溫度時的位移變化情況。
[0050]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置，其特征在于，包括一軸力施加系統(tǒng)(I)、一溫度控制系統(tǒng)(2)、一壓力室(3)、一軸向位移測量系統(tǒng)(4)和一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)； 其中，所述軸力施加系統(tǒng)(I)與所述壓力室(3)的一加壓蓋板(3.2)連接；所述溫度控制系統(tǒng)(2)分別與所述壓力室(3)和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)連接；所述軸向位移測量系統(tǒng)(4)分別與所述加壓蓋板(3.2)和所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置，其特征在于:所述軸力施加系統(tǒng)(I)包括一破碼(1.1)、一杠桿式加載裝置(1.2)和一底座(1.3),所述破碼(1.1)與所述底座(1.3)相連接，所述底座(1.3)與所述杠桿式加載裝置(1.2)相連接，所述杠桿式加載裝置(1.2)與所述壓力室(3)相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置，其特征在于:所述溫控系統(tǒng)(2)包括一電阻絲(2.1)、一低溫恒溫槽(2.2)和一溫度反饋系統(tǒng)(2.3)，所述電阻絲(2.1)內(nèi)置于所述壓力室(3)，所述低溫恒溫槽(2.2)與所述壓力室(3)的一水槽(3.3)相連接，所述溫度反饋系統(tǒng)(2.3)與所述壓力室(3)相連接，所述溫度反饋系統(tǒng)(2.3)與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置，其特征在于:所述的壓力室(3)還包括一護(hù)環(huán)(3.1)和一底座(3.4)，所述護(hù)環(huán)(3.1)和所述水槽(3.3)分別安裝在所述底座(3.4)上，其中，土樣置于所述護(hù)環(huán)(3.1)中，土樣上部與所述加壓蓋板(3.2)連接。
5.如權(quán)利要求4所述的溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置，其特征在于:所述軸向位移測量系統(tǒng)(4)包括一軸向位移百分表(4.1)和一位移探測計(4.2)，所述軸向位移百分表(4.1)與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)相連，所述位移探測計(4.2)與所述加壓蓋板(3.2)接觸。
6.如權(quán)利要求5所述的溫度循環(huán)變化的高壓固結(jié)試驗裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)包括一溫度傳感器(5.1)、一軸向位移傳感器(5.2)、一計算機(jī)(5.3)和一數(shù)據(jù)米集儀(5.4 )，所述數(shù)據(jù)采集儀(5.4)上設(shè)有兩個通道分別與所述溫度傳感器(5.1)和所述軸向位移傳感器(5.2)相連接，所述數(shù)據(jù)采集儀(5.4)與所述計算機(jī)(5.3)相連接，所述溫度傳感器(5.1)設(shè)置于所述溫度反饋系統(tǒng)(2.3)上，并與所述數(shù)據(jù)采集儀(5.4)相連接，所述軸向位移傳感器(5.2)設(shè)置于所述軸向位移百分表(4.1)上，并與數(shù)據(jù)采集儀(5.4)相連接。
【文檔編號】G01N3/00GK203643236SQ201320784116
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】席人雙, 何暉, 王靜梅 申請人:中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司