真空負壓、正壓及熱聯合加載固結儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及固結儀，具體涉及用于巖土工程中飽和土圓柱形試樣的一種真空負壓、正壓及熱聯合加載固結儀。
技術背景
[0002]我國京津環渤海、長三角、珠三角等軟弱土地區承載著50%人口、65%GDP和90%進出口總值，土地資源非常緊缺。采用真空預壓方法處理吹填淤泥等超軟土擴大土地面積，是目前很多沿海城市常用的方法。然而，吹填淤泥滲透系數小，導致處理工期較長，Abuel-Naga等人(2006)首次提出了熱真空預壓方法，發現與傳統真空法相比固結時間縮短了 2/3，最終沉降提高了 25~30%，效果非常顯著。
[0003]然而，目前在對飽和土圓柱形試樣進行溫度控制的固結試驗中，僅實現了正壓荷載與溫度兩者耦合的加載，還未有真空負壓、溫度和正壓荷載耦合作用下的固結裝置，故不能分析在高溫、常溫以及真空荷載耦合條件下土樣的固結特性。隨著各種極端條件下施工的需要，在溫度荷載作用下飽和土熱固結特性的研宄成為一個必要課題。
【發明內容】
[0004]針對常規固結實驗不能進行真空荷載和溫度荷載耦合作用下固結實驗的缺陷，本發明的目的在于提供一種真空負壓、正壓及熱聯合加載固結儀。它最大特點是能夠提供真空荷載和變化溫度荷載，也能提供外部正壓荷載。它能滿足飽和土在不同真空水平、溫度荷載和外部正壓荷載作用下熱固結實驗。
[0005]本發明采用的技術方案是:
本發明在操作平臺架頂部裝有滑輪，鋼絲繩跨過滑輪，在操作平臺架內，鋼絲繩的一端與裝有上砝碼的上砝碼托盤連接，外框上板和外框下板通過連接桿連接，傳力桿固接在外框上板上，砝碼連接桿的一端安裝外框下板中心，砝碼連接桿的另一端與裝有下砝碼的下砝碼托盤連接，鋼絲繩的另一端與傳力桿的一端連接，傳力桿的一端與活塞的一端相接觸；活塞與壓力室圓筒構成滑動副，活塞底部的壓力室圓筒內依次裝有第一透水石、土試祥和第二透水石，第二透水石與壓力室底座間設有孔隙水壓力測量孔和GDS孔，壓力室外設置加熱系統圓筒，加熱系統圓筒與壓力室圓筒之間設置筒狀電加熱板，電加熱板和電熱偶連接至溫度控制器，真空泵經連接管與活塞軸向的抽真空孔連接。
[0006]所述連接管是透明硬質塑料管，并標有刻度，管內有用于測量土樣的固結排水量的水。
[0007]所述活塞與壓力室圓筒間設有多個活塞橡膠圈。
[0008]所述壓力室圓筒底面與壓力室底座連接處設有橡膠圈。
[0009]所述傳力桿端部為圓弧凸起形狀，活塞端部為圓弧凹陷形狀。
[0010]本發明具有的有益效果是:
(I)壓力室溫度可控制在20~90°C范圍內變化； (2)可提供0~-80kPa范圍的真空荷載；
(3)能提供精確的、不偏心的正壓加載，荷載范圍為0~100kg；
(4)能夠精確測定熱固結期間產生的變形量和孔隙水壓力變化。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1為實驗裝置整體示意圖。
[0012]圖2為實驗壓力室放大示意圖。
[0013]圖中:1、滑輪，2、鋼絲繩，3、上砝碼，4、上砝碼托盤，5、傳力桿，6、外框上板，7、電加熱板，8、連接桿，9、外框下板，10、砝碼連接桿，11、下砝碼，12、下砝碼托盤，13、操作平臺架，14、抽真空孔，15、活塞橡膠圈，16、壓力室圓筒，17、橡膠圈，18、孔隙水壓力測量孔，19、活塞，20、壓力室頂蓋，21、螺栓，22、⑶S孔，23、壓力室底座，24、電熱偶，25、蓋板，26、加熱系統圓筒，27、透水石，28、真空泵，29、連接管，。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0015]如圖1、圖2所示，本發明在操作平臺架13頂部裝有滑輪1，鋼絲繩2跨過滑輪1，在操作平臺架13內，鋼絲繩2的一端與裝有上砝碼3的上砝碼托盤4連接，外框上板6和外框下板9通過連接桿8連接，傳力桿5固接在外框上板6上，砝碼連接桿10的一端安裝外框下板9中心，砝碼連接桿10的另一端與裝有下砝碼11的下砝碼托盤12連接，鋼絲繩2的另一端與傳力桿5的一端連接，傳力桿5的一端與活塞19的一端相接觸；活塞19與壓力室圓筒16構成滑動副，活塞19底部的壓力室圓筒16內依次裝有第一透水石、土試祥和第二透水石，第二透水石與壓力室底座23間設有孔隙水壓力測量孔18和GDS孔22，壓力室外設置加熱系統圓筒26，加熱系統圓筒26與壓力室圓筒16之間設置筒狀電加熱板7，電加熱板7和電熱偶24連接至溫度控制器，真空泵28經連接管29與活塞19軸向的抽真空孔14連接。
[0016]所述連接管29是透明硬質塑料管，并標有刻度，管內有用于測量土樣的固結排水量的水。當抽真空時，能根據連接管29中水位變化測量抽真空量，從而向試樣施加真空荷載并實現間接測量試樣壓縮量。
[0017]所述活塞19與壓力室圓筒16間設有多個活塞橡膠圈15。
[0018]所述壓力室圓筒16底面與壓力室底座23連接處設有橡膠圈17。
[0019]所述傳力桿5端部為圓弧凸起形狀，活塞19端部為圓弧凹陷形狀。
[0020]本發明的工作原理:
在裝有試樣的壓力室上下方墊放透水石27，按上述安裝好裝置后，先增加下砝碼11施加一定的豎向荷載，然后加熱并打開真空泵28施加實驗要求的溫度荷載和真空荷載。在真空荷載、溫度荷載和外部荷載聯合作用下，飽和土試樣固結。固結時飽和土試樣變形可以根據連接管29水位變化間接測量，孔隙水壓力通過壓力室底座23的孔隙水壓測量孔18測量。從而實現了飽和土的真空負壓、正壓及熱聯合固結實驗。
[0021]上述【具體實施方式】用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種真空負壓、正壓及熱聯合加載固結儀，其特征在于:在操作平臺架(13)頂部裝有滑輪(1)，鋼絲繩(2)跨過滑輪(1)，在操作平臺架(13)內，鋼絲繩(2)的一端與裝有上砝碼(3)的上砝碼托盤(4)連接，外框上板(6)和外框下板(9)通過連接桿(8)連接，傳力桿(5)固接在外框上板(6)上，砝碼連接桿(10)的一端安裝外框下板(9)中心，砝碼連接桿(10)的另一端與裝有下砝碼(11)的下砝碼托盤(12)連接，鋼絲繩(2)的另一端與傳力桿(5)的一端連接，傳力桿(5)的一端與活塞(19)的一端相接觸；活塞(19)與壓力室圓筒(16)構成滑動副，活塞(19)底部的壓力室圓筒(16)內依次裝有第一透水石、土試祥和第二透水石，第二透水石與壓力室底座(23)間設有孔隙水壓力測量孔(18)和GDS孔(22)，壓力室外設置加熱系統圓筒(26)，加熱系統圓筒(26)與壓力室圓筒(16)之間設置筒狀電加熱板(7)，電加熱板(7)和電熱偶(24)連接至溫度控制器，真空泵(28)經連接管(29)與活塞(19)軸向的抽真空孔(14)連接。
2.根據權利要求1所述的一種真空負壓、正壓及熱聯合加載固結儀，其特征在于:所述連接管(29)是透明硬質塑料管，并標有刻度，管內有用于測量土樣的固結排水量的水。
3.根據權利要求1所述的一種真空負壓、正壓及熱聯合加載固結儀，其特征在于:所述活塞(19)與壓力室圓筒(16)間設有多個活塞橡膠圈(15)。
4.根據權利要求1所述的一種真空負壓、正壓及熱聯合加載固結儀，其特征在于:所述壓力室圓筒(16)底面與壓力室底座(23)連接處設有橡膠圈(17)。
5.根據權利要求1所述的一種真空負壓、正壓及熱聯合加載固結儀，其特征在于:所述傳力桿(5)端部為圓弧凸起形狀，活塞(19)端部為圓弧凹陷形狀。
【專利摘要】本發明公開了一種真空負壓、正壓及熱聯合加載固結儀。操作平臺架頂部裝有滑輪，鋼絲繩跨過滑輪，其一端與上砝碼托盤連接，傳力桿固接在外框上板上，砝碼連接桿安裝在外框下板中心，并與下砝碼托盤連接，鋼絲繩的另一端與傳力桿的一端連接，傳力桿的一端與活塞的一端相接觸；活塞與壓力室圓筒構成滑動副，活塞底部的壓力室圓筒內依次裝有透水石、土試祥和透水石，下透水石與壓力室底座間設有孔隙水壓力測量孔和GDS孔，加熱系統圓筒與壓力室圓筒之間設置筒狀電加熱板，真空泵經連接管與活塞軸向的抽真空孔連接。本發明壓力室溫度控制在20~90℃；可提供0~-80kPa的真空荷載；能測定固結產生的變形量和孔隙水壓力。
【IPC分類】G01N3-18, G01N3-14
【公開號】CN104568599
【申請號】CN201510024358
【發明人】林偉岸, 李卓峰, 謝勝達, 洪濤, 李丹明, 詹良通, 王順玉, 陳云敏, 蔣建群
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月19日