CN109540680B - 一种微型张力计快速饱和器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型张力计快速饱和器，包括抽真空***、饱和***以及储水***。该发明将微型张力计传感器和陶土管分别固定在传感器饱和环和陶土管安装孔上。在抽真空的过程中，通过无线激振器的振动作用，可排出传感器内部的气泡，从而有效提高传感器的饱和程度，此外，除气水逐渐注入陶土头储水室并在大气压力的作用下，逐渐饱和陶土头。本发明试验装置操作程序简便，可快速且同步地饱和传感器和陶土头，饱和效果好，不仅可使张力计测量基质吸力的反应时间缩短，更可延迟高进气值陶土头发生穴蚀的时间，从而提高高进气值微型张力计测量超过85kPa基质吸力的能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种微型张力计快速饱和器装置。该装置能有效饱和多根微型张力计，且饱和程度高，可有效提高高进气值微型张力计测量超过85kPa基质吸力的能力。
背景技术
非饱和土的渗流分析、抗剪强度、体变和沉降计算都和基质吸力有着密切的关系，因此基质吸力是非饱和土力学理论体系的基础，其对解释非饱和土的力学性状具有重要意义。基质吸力的量测方法有很多种，但与其它的方法相比，微型张力计不仅携带方便，且由于基质吸力平衡的反应时间短，因此在现场、室内与模型试验中的应用日趋广泛。此外，随着张力计技术的进步，现已发展出高进气值微型张力计，它可测量超过85kPa的基质吸力，但其对陶土头与传感器饱和程度的要求比一般微型张力计更高，这使得传统上利用注射器分别对微型张力计传感器与陶土头抽气的注射器饱和法，已难以满足高进气值微型张力计的饱和程度要求。同时使用传统饱和还存在以下不足：
1.微型张力计的饱和效果难以控制。传统的注射器饱和法的饱和程度不易控制，常存在饱和程度低的问题，造成测量基质吸力的反应时间加长，也会使高进气值陶土头提前产生穴蚀，从而降低高进气值微型张力计测量超过85kPa基质吸力的能力。
2.微型张力计的饱和效率低。传统的注射器法饱和法，只能单支分次饱和，不能同时饱和多支张力计，如需饱和较多的微型张力计将耗费大量时间。
3.微型张力计饱和过程的可操作性差。传统的注射器饱和法需对张力计传感器及陶土头分别饱和，且在饱和过程中亦需依靠手动敲击排出传感器内部的空气，操作不便。
发明内容
为解决上述缺点与不足之处，本发明提供了一种微型张力计快速饱和器装置，该装置可有效饱和多根微型张力计，且传感器与陶土头的饱和程度高，可有效提高高进气值微型张力计测量超过85kPa基质吸力的能力。
为了实现以上目的，本发明设计了抽真空***、饱和***以及储水***。
所述的饱和***包括传感器饱和室、储线室以及陶土管保护室。所述的传感器饱和室设有无线激振器，传感器通过传感器饱和环与O型密封圈固定，并将除气水注入其中。陶土管需穿过倒置的橡胶塞固定在陶土管安装孔上。安装完成后，通过抽真空、注水并启动无线激振器即可对传感器和陶土头进行饱和。
所述的抽真空***包括真空泵、真空表、抽气导管。抽气导管一端与真空泵相连，另一端与真空桶的顶盖相连。
所述的饱和***包括传感器饱和室、储线室、陶土管保护室。传感器饱和室为传感器饱和提供独立空间。储线室方便安放传感器连接线。陶土管保护室在抽真空与振动过程中，可阻隔传感器连接线对陶土管的影响。
所述的储水***包括了蓄水瓶与储水室，蓄水瓶与储水室之间通过排水导管和阀门连接，由蓄水瓶向储水室供水。
所述的真空桶的底板设有陶土头安装孔。
所述的顶盖与真空桶之间设有橡胶垫圈，用来密封真空桶。
所述的顶盖安装有真空表，用来监测饱和***的真空度。
所述的传感器通过传感器饱和环固定。
所述的传感器饱和室设置有无线激振器，可让传感器饱和室底板振动以利排出传感器内的气泡。
所述的储线室内壁固定有无线激振器电源。
所述的储线室设置有弹簧，用来加强传感器饱和室底板的振动。
所述的陶土管穿过倒置的橡胶塞固定在陶土管安装孔上。
所述的储水室底板铺有海绵垫层，用于保护陶土头。
所述的储水室连接有阀门，作为储水室与外部的通气口。
所述的陶土管保护室和储水室间设置有法兰，用来连接固定饱和***和储水***，且方便搬运。
本发明和现有技术相比具有以下优点：
1.微型张力计的饱和效果易控制。传感器受到无线激振器的振动作用，可有效排出传感器内部气泡，且除气水可有效填充陶土头的孔隙通道，使张力计测量基质吸力的反应时间缩短，并延迟高进气值陶土头内部产生穴蚀的时间，从而提高高进气值微型张力计测量超过85kPa基质吸力的能力。
2.提高了微型张力计的饱和效率。单次饱和张力计的数量增加，且饱和时间缩短。
3.增强了微型张力计饱和过程的可操作性。仅需将陶土管穿过倒置的橡胶塞固定在陶土管安装孔上，再将传感器固定在传感器饱和环内，并给传感器饱和环蓄水，抽真空、注水并启动无线激振器即可，操作过程简便。
附图说明
图1是本发明提供的微型张力计快速饱和器结构示意图。
图中1-抽真空***，2-饱和***，3-储水***，4-顶盖，4-1橡胶垫圈，5-真空泵，6-抽气导管，7-阀门，8-真空表，9-传感器饱和室，9-1-无线激振器，9-2-传感器饱和环，9-3-传感器，9-4-O型密封圈，9-5-传感器饱和室底板，9-6-无线激振器电源，10-储线室，10-1-储线室底板，10-2-储线室支撑隔板，10-3弹簧，10-4支撑隔板，10-5导气孔，11-陶土管保护室，11-1-陶土管安装孔，11-2-陶土管，11-3-有孔橡胶塞，11-4-陶土头，12-储水室，12-1-海绵垫层，12-2-阀门，13-支架，14-蓄水瓶，15-排水导管，16-阀门，17-真空桶，18-储水桶，19-把手，20-法兰，20-1-密封垫圈，20-2-螺丝。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明做详细描述。
如图1所示，抽真空饱和张力计试验装置，包括：抽真空***1、饱和***2、储水***3。
所述的抽真空***1各部件的连接方式如下所述：抽气导管6一端连接真空泵5，另一端和真空桶顶盖4通过阀门7相连，在真空桶顶盖4上安装真空表8，顶盖4与真空桶17之间放置橡胶垫圈4-1。
所述的饱和***包括传感器饱和室9、储线室10、陶土管保护室11。
所述的传感器饱和室9由真空桶顶盖4、传感器饱和室底板9-5分隔而成。传感器饱和室底板9-5为开孔状其上设有传感器饱和环9-2，传感器9-3通过传感器饱和环9-2与O型密封圈密封9-4固定。再将固定好的传感器9-3连同传感器饱和室底板9-5水平放置在支撑隔板10-4上，在传感器饱和室底板9-5和支撑隔板10-4之间设置有弹簧10-3，传感器线材部分则放置在储线室10里，传感器饱和环9-2内加除气水，水位须没过传感器9-3，再把无线激振器9-1固定在传感器饱和室底板9-5上。可根据实际情况，适当增减传感器9-3的数量。
所述的储线室10由传感器饱和室底板9-5以及储线室底板10-1分隔而成。开孔的储线室底板10-1水平放置在储线室支撑隔板10-2上。
所述的陶土管保护室11由储线室底板10-1与真空桶17的底板分隔而成。真空桶17的底板设有陶土管安装孔11-1。陶土管11-2穿过倒置的橡胶塞11-3固定在陶土管安装孔11-1上。如无需饱和多根陶土管，则剩余的陶土管安装孔11-1需塞上实心的橡胶塞。法兰20可用于连接固定真空桶17和储水桶18。
所述的储水***包括储水室12、蓄水瓶14、支架13、排水导管15、阀门16。海绵垫层12-1用于保护张力计陶土头11-4。蓄水瓶14通过排水导管15向储水室12供水。
本发明的使用步骤：
(1)陶土管11-2穿过倒置的橡胶塞11-3固定在陶土管安装孔11-1，剩余陶土管安装孔塞上实心橡胶塞。
(2)将真空桶17放置在储水桶18上，拧紧法兰20上的螺丝20-2。
(3)储线室底板10-1放置在储线室支撑隔板10-2上。
(4)将传感器9-3固定在传感器饱和环9-2内并蓄水，再将其放入传感器饱和室，而传感器线材部分则放置在储线室10里，并连接无线激振器9-1与无线激振器电源9-6。
(5)盖上真空桶顶盖4，顶盖4与真空桶17之间垫放置橡胶垫圈4-1，并涂上凡士林，增强顶盖4与真空桶17之间的密封性。
(6)关闭阀门16和阀门12-2、打开阀门7，抽取真空桶17、传感器9-3、陶土管11-2以及陶土头11-4内的气体，当真空度接近1个大气负压后，持续抽气，打开阀门16使除气水注入储水室12内，当液面接近陶土头11-4时，关小阀门16，使注入的除气水液面缓慢没过陶土头11-4顶部1-2cm后停止注水。
(7)启动无线激振器9-1，将传感器9-3内的气泡排出。
(8)打开阀门12-2，使储水室12与外部连通，利用大气压力，使陶土头11-4逐渐饱和。
(9)待陶土头11-4内水的液面高于储水室12内水的液面高度时，停止抽气。
(10)取下饱和后陶土头11-4、传感器9-3。
(11)连接传感器和陶土头前需用注射器给陶土管11-2和传感器9-3内注满除气水，端口位置需呈外凸的弯液面，再将陶土管11-2和传感器9-3连接。
本发明公开了一种微型张力计快速饱和器，由抽真空***、饱和***以及储水***组成。该装置能有效饱和多根微型张力计，饱和程度高且易控制，使张力计测量基质吸力的反应时间缩短，更可延迟高进气值陶土头内的水产生穴蚀的时间，从而提高高进气值微型张力计测量超过85kPa基质吸力的能力。此外，单次饱和张力计的数量增加，且饱和时间缩短，提高了微型张力计的饱和效率。饱和过程仅需将传感器固定在传感器饱和环内并蓄水，再将陶土管穿过倒置的橡胶塞固定在陶土管安装孔上，抽真空、注水并启动无线激振器即可，操作过程简便。
以上所述，仅是本发明较好的实施例，未对本发明做任何限制，同样适用于其它类型张力计。凡是根据本发明技术实质对以上实施例所做的任何修改、变更以及等效结构变换，均应属于本发明技术方案保护范围。
Claims (6)
1.微型张力计快速饱和器，包括抽真空***(1)、饱和***(2)、储水***(3)；
所述的抽真空***(1)包括真空泵(5)、真空表(8)、抽气导管(6)；抽气导管(6)一端与真空泵(5)相连，另一端与顶盖(4)相连；真空表(8)安装在所述的顶盖(4)上；
所述的饱和***(2)包括传感器饱和室(9)、储线室(10)、陶土管保护室(11)、真空桶(17)；无线激振器(9-1)固定在传感器饱和室底板(9-5)上；传感器饱和室底板(9-5)下方设有弹簧(10-3)，弹簧(10-3)置于支撑隔板(10-4)上；储线室底板(10-1)置于储线室支撑隔板(10-2)之上；
所述的储水***(3)包括蓄水瓶(14)、储水室(12)；蓄水瓶(14)与储水室(12)之间通过排水导管(15)连接，蓄水瓶(14)给储水室(12)供水；储水***(3)与饱和***(2)通过法兰(20)连接。
2.根据权利要求1所述的微型张力计快速饱和器，其特征在于：所述的真空桶(17)的底板设有陶土管安装孔(11-1)。
3.根据权利要求1所述的微型张力计快速饱和器，其特征在于：所述的传感器饱和室(9)设置有无线激振器(9-1)，所述的无线激振器(9-1)与无线激振器电源(9-6)连接。
4.根据权利要求1所述的微型张力计快速饱和器，其特征在于：所述的传感器饱和室底板(9-5)设置有传感器饱和环(9-2)，传感器(9-3)固定于所述的传感器饱和环(9-2)中。
5.根据权利要求1所述的微型张力计快速饱和器，其特征在于：所述的陶土管保护室(11)底部设有陶土管安装孔(11-1)，陶土管(11-2)穿过倒置的橡胶塞(11-3)并固定在所述的陶土管安装孔(11-1)中。
6.根据权利要求1所述的微型张力计快速饱和器，其特征在于：所述的储水室(12)底部放置有海绵垫层(12-1)。
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