CN104568599A - 真空负压、正压及热联合加载固结仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空负压、正压及热联合加载固结仪。操作平台架顶部装有滑轮，钢丝绳跨过滑轮，其一端与上砝码托盘连接，传力杆固接在外框上板上，砝码连接杆安装在外框下板中心，并与下砝码托盘连接，钢丝绳的另一端与传力杆的一端连接，传力杆的一端与活塞的一端相接触；活塞与压力室圆筒构成滑动副，活塞底部的压力室圆筒内依次装有透水石、土试祥和透水石，下透水石与压力室底座间设有孔隙水压力测量孔和GDS孔，加热***圆筒与压力室圆筒之间设置筒状电加热板，真空泵经连接管与活塞轴向的抽真空孔连接。本发明压力室温度控制在20~90℃；可提供0~-80kPa的真空荷载；能测定固结产生的变形量和孔隙水压力。
Description
技术领域
本发明涉及固结仪，具体涉及用于岩土工程中饱和土圆柱形试样的一种真空负压、正压及热联合加载固结仪。
技术背景
我国京津环渤海、长三角、珠三角等软弱土地区承载着50%人口、65%GDP和90%进出口总值，土地资源非常紧缺。采用真空预压方法处理吹填淤泥等超软土扩大土地面积，是目前很多沿海城市常用的方法。然而，吹填淤泥渗透系数小，导致处理工期较长，Abuel-Naga等人(2006)首次提出了热真空预压方法，发现与传统真空法相比固结时间缩短了2/3，最终沉降提高了25~30%，效果非常显著。
然而，目前在对饱和土圆柱形试样进行温度控制的固结试验中，仅实现了正压荷载与温度两者耦合的加载，还未有真空负压、温度和正压荷载耦合作用下的固结装置，故不能分析在高温、常温以及真空荷载耦合条件下土样的固结特性。随着各种极端条件下施工的需要，在温度荷载作用下饱和土热固结特性的研究成为一个必要课题。
发明内容
针对常规固结实验不能进行真空荷载和温度荷载耦合作用下固结实验的缺陷，本发明的目的在于提供一种真空负压、正压及热联合加载固结仪。它最大特点是能够提供真空荷载和变化温度荷载，也能提供外部正压荷载。它能满足饱和土在不同真空水平、温度荷载和外部正压荷载作用下热固结实验。
本发明采用的技术方案是：
本发明在操作平台架顶部装有滑轮，钢丝绳跨过滑轮，在操作平台架内，钢丝绳的一端与装有上砝码的上砝码托盘连接，外框上板和外框下板通过连接杆连接，传力杆固接在外框上板上，砝码连接杆的一端安装外框下板中心，砝码连接杆的另一端与装有下砝码的下砝码托盘连接，钢丝绳的另一端与传力杆的一端连接，传力杆的一端与活塞的一端相接触；活塞与压力室圆筒构成滑动副，活塞底部的压力室圆筒内依次装有第一透水石、土试祥和第二透水石，第二透水石与压力室底座间设有孔隙水压力测量孔和GDS孔，压力室外设置加热***圆筒，加热***圆筒与压力室圆筒之间设置筒状电加热板，电加热板和电热偶连接至温度控制器，真空泵经连接管与活塞轴向的抽真空孔连接。
所述连接管是透明硬质塑料管，并标有刻度，管内有用于测量土样的固结排水量的水。
所述活塞与压力室圆筒间设有多个活塞橡胶圈。
所述压力室圆筒底面与压力室底座连接处设有橡胶圈。
所述传力杆端部为圆弧凸起形状，活塞端部为圆弧凹陷形状。
本发明具有的有益效果是：
(1)压力室温度可控制在20~90℃范围内变化；
(2)可提供0~-80kPa范围的真空荷载；
(3)能提供精确的、不偏心的正压加载，荷载范围为0~100kg；
(4)能够精确测定热固结期间产生的变形量和孔隙水压力变化。
附图说明
图1为实验装置整体示意图。
图2为实验压力室放大示意图。
图中：1、滑轮，2、钢丝绳，3、上砝码，4、上砝码托盘，5、传力杆，6、外框上板， 7、电加热板， 8、连接杆， 9、外框下板， 10、砝码连接杆， 11、下砝码， 12、下砝码托盘， 13、操作平台架， 14、抽真空孔， 15、活塞橡胶圈， 16、压力室圆筒， 17、橡胶圈， 18、孔隙水压力测量孔， 19、活塞， 20、压力室顶盖， 21、螺栓， 22、GDS孔， 23、压力室底座， 24、电热偶， 25、盖板， 26、加热***圆筒， 27、透水石， 28、真空泵， 29、连接管，。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明在操作平台架13顶部装有滑轮1，钢丝绳2跨过滑轮1，在操作平台架13内，钢丝绳2的一端与装有上砝码3的上砝码托盘4连接，外框上板6和外框下板9通过连接杆8连接，传力杆5固接在外框上板6上，砝码连接杆10的一端安装外框下板9中心，砝码连接杆10的另一端与装有下砝码11的下砝码托盘12连接，钢丝绳2的另一端与传力杆5的一端连接，传力杆5的一端与活塞19的一端相接触；活塞19与压力室圆筒16构成滑动副，活塞19底部的压力室圆筒16内依次装有第一透水石、土试祥和第二透水石，第二透水石与压力室底座23间设有孔隙水压力测量孔18和GDS孔22，压力室外设置加热***圆筒26，加热***圆筒26与压力室圆筒16之间设置筒状电加热板7，电加热板7和电热偶24连接至温度控制器，真空泵28经连接管29与活塞19轴向的抽真空孔14连接。
所述连接管29是透明硬质塑料管，并标有刻度，管内有用于测量土样的固结排水量的水。当抽真空时，能根据连接管29中水位变化测量抽真空量，从而向试样施加真空荷载并实现间接测量试样压缩量。
所述活塞19与压力室圆筒16间设有多个活塞橡胶圈15。
所述压力室圆筒16底面与压力室底座23连接处设有橡胶圈17。
所述传力杆5端部为圆弧凸起形状，活塞19端部为圆弧凹陷形状。
本发明的工作原理：
在装有试样的压力室上下方垫放透水石27，按上述安装好装置后，先增加下砝码11施加一定的竖向荷载，然后加热并打开真空泵28施加实验要求的温度荷载和真空荷载。在真空荷载、温度荷载和外部荷载联合作用下，饱和土试样固结。固结时饱和土试样变形可以根据连接管29水位变化间接测量，孔隙水压力通过压力室底座23的孔隙水压测量孔18测量。从而实现了饱和土的真空负压、正压及热联合固结实验。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种真空负压、正压及热联合加载固结仪，其特征在于：在操作平台架（13）顶部装有滑轮（1），钢丝绳（2）跨过滑轮（1），在操作平台架（13）内，钢丝绳（2）的一端与装有上砝码（3）的上砝码托盘（4）连接，外框上板（6）和外框下板（9）通过连接杆（8）连接，传力杆（5）固接在外框上板（6）上，砝码连接杆（10）的一端安装外框下板（9）中心，砝码连接杆（10）的另一端与装有下砝码（11）的下砝码托盘（12）连接，钢丝绳（2）的另一端与传力杆（5）的一端连接，传力杆（5）的一端与活塞（19）的一端相接触；活塞（19）与压力室圆筒（16）构成滑动副，活塞（19）底部的压力室圆筒（16）内依次装有第一透水石、土试祥和第二透水石，第二透水石与压力室底座（23）间设有孔隙水压力测量孔（18）和GDS孔（22），压力室外设置加热***圆筒（26），加热***圆筒（26）与压力室圆筒（16）之间设置筒状电加热板（7），电加热板（7）和电热偶（24）连接至温度控制器，真空泵（28）经连接管（29）与活塞（19）轴向的抽真空孔（14）连接。
2.根据权利要求1所述的一种真空负压、正压及热联合加载固结仪，其特征在于：所述连接管（29）是透明硬质塑料管，并标有刻度，管内有用于测量土样的固结排水量的水。
3.根据权利要求1所述的一种真空负压、正压及热联合加载固结仪，其特征在于：所述活塞（19）与压力室圆筒（16）间设有多个活塞橡胶圈（15）。
4.根据权利要求1所述的一种真空负压、正压及热联合加载固结仪，其特征在于：所述压力室圆筒（16）底面与压力室底座（23）连接处设有橡胶圈（17）。
5.根据权利要求1所述的一种真空负压、正压及热联合加载固结仪，其特征在于：所述传力杆（5）端部为圆弧凸起形状，活塞（19）端部为圆弧凹陷形状。
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