一種用于張力計飽和的簡易裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于張力計飽和的簡易裝置，由飽和室11、飽和室密封蓋6、張力計固定盤7三部分組成；飽和室是由圓柱形不銹鋼塊體5加工而成的圓錐型腔體；圓錐型腔體上部設置有抽氣管孔2；圓錐型腔體左、右部分別設置有一個抽氣管孔1和一個灌水管管孔3；所述三個管孔等徑并帶內螺紋；飽和室密封蓋6覆蓋聯接在飽和室底端，密封蓋中部插設有張力計固定盤7；張力計固定盤7上設置有張力計安裝孔。本發明裝置采用“抽真空、填充水、飽和滲水石和填滿水”共四步驟進行張力計飽和，具有節約材料、經濟實用、結構簡單、拆裝方便、飽和效果良好的優點。
【專利說明】—種用于張力計飽和的簡易裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種室內土力學實驗抽氣飽和裝置，尤其是一種用于張力計飽和的簡
易裝置。
【背景技術】
[0002]非飽和土中由于氣壓力的存在，使土體中存在吸力，吸力等于孔隙氣壓力Ua減去孔隙水壓力IV因此，在非飽和土力學中，吸力是影響土體性質的一個核心因素，吸力測量也是非飽和土力學研究的一個核心問題。在現有的測量技術中，張力計測量吸力是一種比較廣泛的技術。
[0003]值得注意的是，張力計在生產制作過程中，只能保證張力計的密封性和堅固性，卻不能保證張力計永久的正常工作。究其原因，是因為在張力計中，量測系統和滲水石之間是一個蓄水層，如果蓄水層中存在空氣，張力計將會在一個遠遠小于最大量程的吸力作用下產生氣穴作用，導致張力計不能繼續正常工作。因此，在使用前，需要使張力計達到飽和，也就是滲水石和蓄水層的共同飽和。
[0004]目前張力計的飽和普遍采用兩階段飽和法:初始抽真空和預壓循環穩定。初始抽真空的目的在于將腔體和滲水石中的空氣除去，預壓循環穩定則可迫使氣壓水溶解，達到飽和的效果。但是，在初始抽真空完成開始浸潤的過程中，空氣會從新進入飽和室，在預壓過程中空氣再次溶解于水中，影響飽和效果。另外，大部分的張力計飽和裝置設計都比較復雜繁瑣，或者設計得過于龐大臃腫，在使用過程中費時費力；有的飽和裝置甚至存在漏氣漏水等致命缺陷，影響張力計的飽和效果。
[0005]本發明本著簡單實用、操作簡易、飽和效果良好的原則，在遵循上述兩階段飽和法的原理的基礎上，盡可能節省材料而達到良好的飽和效果，設計并使用此用于張力計飽和的簡易裝置。本發明的特點在于:節約材料、經濟實用、結構簡單、拆裝方便、飽和效果良好。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種節約材料、經濟實用、結構簡單、拆裝方便、飽和效果良好的用于張力計飽和的簡易裝置，本著簡單實用、操作簡易、飽和效果良好的原則，在遵循兩階段飽和法的原理的基礎上，設計并使用此用于張力計飽和的簡易裝置。
[0007]本發明解決上述技術問題的技術方案是:
[0008]一種用于張力計飽和的簡易裝置，由飽和室11、飽和室密封蓋6、張力計固定盤7三部分組成；飽和室是由圓柱形不銹鋼塊體5加工而成的圓錐型腔體；圓錐型腔體上部設置有抽氣管孔2 ;圓錐型腔體左、右部分別設置有一個抽氣管孔I和一個灌水管管孔3 ;所述三個管孔等徑并帶內螺紋；飽和室密封蓋6覆蓋聯接在飽和室底端，密封蓋中部插設有張力計固定盤7 ;張力計固定盤7上設置有張力計安裝孔。
[0009]飽和室密封蓋6由一塊圓形不銹鋼板加工而成；外圈圓周均勻地鉆有六個用于和飽和室緊固的M5螺紋孔。[0010]飽和室及其密封蓋交界面上設置有用以保證飽和室密封性的橡膠墊圈8。
[0011]張力計固定盤7中央具有用于和密封蓋緊固臺階結構，臺階的頂部插接在飽和室和密封蓋中部形成與密封蓋密合；固定盤7外圈圓周均勻設置有三個用于和密封蓋緊固的M4螺紋。
[0012]采用如上的結構本發明裝置簡單實用、操作簡單、飽和效果良好，摒棄了傳統的飽和裝置體積臃腫、密封性不好的缺陷，力求飽和原理通俗易懂、整套裝置加工簡單、拆裝操作方便、實用性強。在多項關于非飽和土力學的課題研究中，經多次實驗驗證，此用于張力計飽和的簡易裝置具有很好的飽和效果。
[0013]下面結合附圖和具體的實施方式，以實驗中常用的Imperial College類型張力計為例，對本發明作詳細的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是簡易張力計飽和器的結構示意圖。
[0015]圖2是簡易張力計飽和器的平面圖。
[0016]圖3是簡易張力計飽和器密封蓋平面圖。
[0017]圖4是張力計固定盤平面圖。
[0018]圖5是本實施例中張力計飽和過程圖。其中圖5(a)是飽和過程第一步的狀態圖；圖5(b)是飽和過程第二步的狀態圖；圖5(c)是飽和過程第三步的狀態圖；圖5(d)是飽和過程第四步的狀態圖。
[0019]圖中:1、2是抽氣管，3是灌水管，4是Imperial College類型張力計，5是飽和器壁，6是飽和室密封蓋，7是張力計固定盤，8是橡膠墊圈，9是M5內六角螺栓，用于密封蓋與飽和器之間的緊固螺栓，10是M4內六角螺栓，用于密封蓋與張力計固定盤之間的緊固螺栓，11是飽和室，12是M5螺紋孔，13是M4螺紋孔，14是適用于Imperial College類型張力計安裝孔。
【具體實施方式】
[0020]圖1至圖4給出了本發明的整體結構示意圖和各個主要部件的平面圖。一種用于張力計飽和的簡易裝置，它是由一個金屬制圓柱體、一個可以固定張力計的孔洞和三個抽氣和灌水的管道組成。其主要由飽和室、飽和室密封蓋、張力計固定盤三部分組成。其中飽和室為圓形不銹鋼加工而成，在上部和左右各鉆帶內管螺紋孔，右邊和上部孔各安裝抽氣管I和2，左邊孔安裝灌水管3，飽和室底部圓周上均勻的開有與密封蓋6緊固用的6個M5螺紋孔9 ;飽和室密封蓋也是由不銹鋼加工而成,安裝時在飽和室和密封蓋之間加橡膠墊圈8以保證不漏氣漏水，蓋子正中間留有張力計安裝孔11，周圍圓周則均勻的開有3個與張力計固定盤用的3個M4螺紋孔10。其中橡膠墊圈8形狀為環形，緊箍在密封蓋6的底端，使飽和室和密封蓋保持良好的密封性。
[0021]安裝使用時，由上至下依次聯接飽和室、橡膠墊圈、飽和室密封蓋，擰緊密封蓋外圈的六個緊固螺栓M5，然后聯接張力計固定盤，擰緊固定板外圈的三個緊固螺栓M4，最后將張力計固定在張力計安裝孔內，方可進行張力計的飽和。
[0022]在進行飽和之前，1、2、3三根管道內插入與管徑等大的滲水石，在飽和和過程中使滲水石和張力計共同達到飽和，具體的操作步驟如下。第一步:如圖5(a)所示，通過抽氣管2抽真空2h，盡可能地抽出干燥的滲水石中的空氣；第二步:如圖5(b)所示，通過灌水管3灌入脫了氣的水，當水面達到抽氣管I的高度時停止灌入，依然保持滲水石干燥；第三步:如圖5(c)所示，順時針轉動整個飽和室大約100°，滲水石與水相接觸，但只有一部分沒入水中，通過抽氣管I繼續抽真空lh，在壓力差的作用下，水會逐漸地由下而上地飽和滲水石；第四步:如圖5(d)所示，滲水石完全沒入水中，繼續抽真空Ih后停止，整個小室用脫了氣的水填滿。最后，用數字式壓力-體積控制儀，通過灌水管3對小室中的水施加2MPa的壓力，壓力施加采用階梯式遞增的方式，每一步增加200kPa，達到2MPa后保持48h。這樣，張力計就完成了第一次飽和過程。張力計完成了它的第一次飽和后，可以用來測量吸力了。在每次測量結束后，必須將張力計放入飽和室中重新進行飽和，但過程可以簡化，只需要在2MPa水壓力作用下保持48h即可。
【權利要求】
1.一種用于張力計飽和的簡易裝置，由飽和室(11)、飽和室密封蓋(6)、張力計固定盤(7)三部分組成；飽和室是由圓柱形不銹鋼塊體(5)加工而成的圓錐型腔體；圓錐型腔體上部設置有抽氣管孔(2);圓錐型腔體左、右部分別設置有一個抽氣管孔(I)和一個灌水管管孔(3);所述三個管孔等徑并帶內螺紋；飽和室密封蓋(6)覆蓋聯接在飽和室底端，密封蓋中部插設有張力計固定盤(7);張力計固定盤(7)上設置有張力計安裝孔。
2.根據權利要求1所述之用于張力計飽和的簡易裝置，其特征在于，飽和室密封蓋(6)由一塊圓形不銹鋼板加工而成；外圈圓周均勻地鉆有六個用于和飽和室緊固的M5螺紋孔。
3.根據權利要求1所述之用于張力計飽和的簡易裝置，飽和室及其密封蓋交界面上設置有用以保證飽和室密封性的橡膠墊圈(8 )。
4.根據權利要求1所述之用于張力計飽和的簡易裝置，其特征在于，張力計固定盤(7)中央具有用于和密封蓋緊固臺階結構，臺階的頂部插接在飽和室和密封蓋中部形成與密封蓋密合；固定盤(7 )外圈圓周均勻設置有三個用于和密封蓋緊固的M4螺紋孔。
【文檔編號】G01N33/24GK103940975SQ201410108466
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】崔凱, 李歡歡, 楊燁, 黃邦文, 黃輝 申請人:西南交通大學