CN103743882A - 一种非饱和土进气值测定装置 - Google Patents

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Abstract

一种非饱和土进气值测定装置，它包括盖板、压力室侧壁、陶土板、基座、进水管、无水压排水量管和台架，所述盖板、压力室侧壁和基座组成封闭的测试空间，在盖板上设置与压力气源连通的进气管路，所述陶土板固定在基座上，在基座中心部位设置与进水管连通的进水管路，在基座的一侧设置与无水压排水量管连通的出水管路，所述进水管和无水压排水量管分别安装在两侧布置的台架上，所述基座上设置等距螺旋线型排水沟槽。本发明通过排水沟槽使基座底部气泡随水流自动排出，并且气泡带来的误差不被计入排水量测量值中，进而保证了测试结果的准确性。

Description

一种非饱和土进气值测定装置
技术领域
本发明涉及一种测试装置，尤其是一种适用于非饱和土进气值测定的测试装置，属于测试技术领域。
背景技术
非饱和土的进气值（AEV）是指引起土体内部最大孔隙产生非饱和所必须的基质吸力，它是划分土体处于部分饱和（饱和）与非饱和状态的重要参数。进气值的精度对起点在高饱和度区的脱湿扫描线有较大的影响，同时对于毛细阻滞型防渗层设计也起到至关重要的作用。因此，准确测定材料的进气值成为了土水特性曲线测试中一项非常重要的工作。
压力板仪是测定土水特征曲线的基本设备之一，常用的测试仪器为Fredlund SWCC土水特征曲线压力板仪，申请号为201120271620.0的中国发明专利也提供了一种土水特性曲线测试仪，在采用上述仪器进行非饱和土进气值测定过程时，一般假设土体下水压力为零，施加气压即基质吸力，然而，排水量管常被固定在仪器台架上，排水量管内初始液面一般要高于土样20CM左右，这样就会在土下产生2KPa的水压力，且随着排水量管内水位不断上升，这个常存在于土中的变化的水压力对于非饱和土进气值的测试精度有着明显的影响。同时，由于运移作用，在陶土板下出现气泡，气泡在排水管路中汇集，其体积容易被错误地读作排水量，进而影响了排水量测试的准确性，为解决这个问题，目前大多采用反复冲刷的方法将气泡排出，这样不仅使得操作步骤更为繁琐，也增加了测试工作的难度。因此，研制一种使土样在脱水、浸湿过程中都处于零水压梯度状态，并可自动排出基座气泡的非饱和土进气值测定装置，对于精确测试进气值及土水特性曲线有着重要意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种能将基座底部气泡自动排出，且保证测试过程中土样下无水压力的非饱和土进气值测定装置。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种非饱和土进气值测定装置，它包括盖板、压力室侧壁、陶土板、基座、进水管、无水压排水量管和台架，所述盖板、压力室侧壁和基座组成封闭的测试空间，在盖板上设置与压力气源连通的进气管路，所述陶土板固定在基座上，在基座中心部位设置与进水管连通的进水管路，在基座的一侧设置与无水压排水量管连通的出水管路，所述进水管和无水压排水量管分别安装在两侧布置的台架上，其特别之处在于：所述基座上设置横截面为等距螺旋线型的排水沟槽。
上述非饱和土进气值测定装置，所述排水沟槽深度由其中心位置向外呈递减趋势，在其中心位置处排水沟槽深度为最大值，在排水沟槽中心位置处设置与进水管路连通的进水孔。
上述非饱和土进气值测定装置，所述排水沟槽末端深度为最小值，在排水沟槽末端设置与出水管路连通的出水孔。
上述非饱和土进气值测定装置，所述无水压排水量管顶端采用缩口结构，在无水压排水量管与陶土板顶等高的位置处设置一个侧导入管，所述侧导入管一端与出水管路连接，另一端***无水压排水量管中，侧导入管与无水压排水量管夹角α=80°。
上述非饱和土进气值测定装置，所述进水管底部设置进水控制阀门。
上述非饱和土进气值测定装置，所述出水管路上设置出水控制阀门。
上述非饱和土进气值测定装置，所述无水压排水量管底部设置排水控制阀门。
上述非饱和土进气值测定装置，所述进气管路上设置进气控制阀门。
本发明在基座中设置横截面为等距螺旋线型排水沟槽，其出水孔和进水孔一高一低，位于排水沟槽末端的高出水孔与无水压排水量管相连接，位于排水沟槽中心位置处的低进水孔与进水管相连接。在进行非饱和土进气值测定时，气泡在排水沟槽中生成后，受浮力作用气泡上浮，气泡经螺旋线型排水沟槽的高出水孔进入出水管中，最后由无水压排水量管上口排出，不进入量管下部水中，这样自动避免了空气对测定结果的影响；本发明将无水压排水量管的侧导入管设计为与陶土板顶面一致的高度，使被测试土样在排水、浸水过程中水力梯度为零，保证了测试结果的准确性。总之，本发明通过设置在基座上的排水沟槽使基座底部气泡可以自动排出，免去了反复冲刷的繁琐操作步骤，同时采用了零水头的无水压排水量管设计，既保证了非饱和土进气值测定过程中陶土板底部无水压力，提高了基质吸力控制的精度，又保证了气泡带来的误差不被计入排水量测量值中，进而保证了测试结果的准确性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明结构示意图；
图2是基座剖面结构示意图；
图3是基座俯视图；
图4是无水压排水量管结构示意图。
图中各标号清单为：1、进水管，2、进水控制阀门，3、进水管路，4、基座，4-1、排水沟槽，4-2、进水孔，4-3、出水孔，5、出水管路，6、出水控制阀门，7、无水压排水量管，7-1、测导入管，7-2、缩口结构，8、陶土板，9、土样，10、压力室侧壁，11、紧固螺栓，12、盖板，13、进气控制阀门，14、进气管路，15、台架，16、排水控制阀门。
具体实施方式
参看图1，本发明包括盖板12、压力室侧壁10、陶土板8、基座4、进水管1、无水压排水量管7和台架15，所述盖板12、压力室侧壁10和基座4组成封闭的测试空间，盖板12与基座4通过紧固螺栓11紧固连接，在盖板12上设置与压力气源连通的进气管路14，所述陶土板8固定在基座4上，在基座4的中心部位设置与进水管1连通的进水管路3，在基座4的一侧设置与无水压排水量管7连通的出水管路5，所述进水管1和无水压排水量管7分别安装在两侧布置的台架15上；所述基座4上设置等距螺旋线型排水沟槽4-1。
参看图1，本发明在进水管1底部设置进水控制阀门2，在出水管路5上设置出水控制阀门6，在无水压排水量管7底部设置排水控制阀门16，在进气管路14上设置进气控制阀门13。
参看图2、图3，本发明的排水沟槽4-1的深度由其中心位置向外呈递减趋势，在其中心位置处排水沟槽深度为最大值，在排水沟槽4中心位置处设置与进水管路连通的进水孔4-2，排水沟槽4-1末端深度为最小值，在排水沟槽4末端设置与出水管路连通的出水孔4-3。
参看图4，本发明的无水压排水量管7顶部采用缩口结构7-2，减少了测试过程中无水压排水量管7内水分的蒸发，在无水压排水量管7与陶土板8顶面等高的位置处设置一个侧导入管7-1，所述侧导入管7-1一端与基座出水孔4-3连接，另一端***无水压排水量管7中，侧导入管7-1与无水压排水量管7的夹角α=80°。
本发明在基座4中设置等距螺旋线型排水沟槽4-1， 其出水孔4-3和进水孔4-2一高一低，位于排水沟槽末端的高出水孔4-3与无水压排水量管7相连接，位于排水沟槽中心位置处的低进水孔4-2与进水管1相连接。在进行脱湿曲线的测试前，将进水阀门2及排水阀门6打开，排出沟槽中的气体，然后依次关闭排水阀门6及进水阀门2，打开无水压排水量管阀门16，将多余水排出后关闭。在进行非饱和土进气值测定时，压力室内部分的空气溶于水中，通过高进气值陶土板8进入排水沟槽4-1中，空气会聚集到高处即陶土板8的底部形成气泡，气泡随随水流经螺旋线型排水沟槽4-1由高出水孔4-3排出，因此减小了空气对试验结果的影响。 

Claims (8)

1.一种非饱和土进气值测定装置，它包括盖板（12）、压力室侧壁（10）、陶土板（8）、基座（4）、进水管（1）、无水压排水量管（7）和台架（15），所述盖板（12）、压力室侧壁（10）和基座（4）组成封闭的测试空间，在盖板（12）上设置与压力气源连通的进气管路（14），所述陶土板（8）固定在基座（4）上，在基座（4）的中心部位设置与进水管（1）连通的进水管路（3），在基座（4）的一侧设置与无水压排水量管（7）连通的出水管路（5），所述进水管（1）和无水压排水量管（7）分别安装在两侧布置的台架（15）上，其特征是，所述基座（4）上设置等距螺旋线型排水沟槽（4-1）。
2. 根据权利要求1所述的一种非饱和土进气值测定装置，其特征是，所述排水沟槽（4-1）的深度由其中心位置向外呈递减趋势，在其中心位置处排水沟槽深度为最大值，在排水沟槽（4）中心位置处设置与进水管路连通的进水孔（4-2）。
3.根据权利要求2所述的一种非饱和土进气值测定装置，其特征是，所述排水沟槽（4-1）末端深度为最小值，在排水沟槽（4）末端设置与出水管路连通的出水孔（4-3）。
4.根据权利要求3所述的一种非饱和土进气值测定装置，其特征是，所述无水压排水量管（7）顶部采用缩口结构（7-2），在无水压排水量管（7）与陶土板（8）顶面等高的位置处设置一个侧导入管（7-1），所述侧导入管（7-1）一端与基座出水孔（4-3）连接，另一端***无水压排水量管（7）中，侧导入管（7-1）与无水压排水量管（7）的夹角α=80°。
5.根据权利要求4所述的一种非饱和土进气值测定装置，其特征是，所述进水管（1）底部设置进水控制阀门（2）。
6.根据权利要求5所述的一种非饱和土进气值测定装置，其特征是，所述出水管路（5）上设置出水控制阀门（6）。
7.根据权利要求6所述的一种非饱和土进气值测定装置，其特征是，所述无水压排水量管（7）底部设置排水控制阀门（16）。
8.根据权利要求7所述的一种非饱和土进气值测定装置，其特征是，所述进气管路（14）上设置进气控制阀门（13）。
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