CN210604631U - 一种低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪 - Google Patents
一种低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪，包括固结渗透装置，其被配置成在试验过程中盛装待检测试样；负压加载装置，其被配置成为固结试验提供真空负压；以及渗透供水装置，其被配置成为渗透试验供水；在固结渗透装置中包含有十个孔隙压力传感器，以螺旋形绕设在固结渗透装置的圆筒形器身的圆周壁上，每个孔隙压力传感器同时与数据采集仪器的孔压传感器连接口连接，数据采集仪器的数据终端与电脑连通，通过电脑自动记录孔压；本实用新型通过固结渗透装置、负压加载装置以及渗透供水装置的共同作用，可以同时获取低应力以及真空负压状态下高含水率土体的压缩参数和渗透参数。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪，属于土木工程、水利工程领域，主要是岩土工程中室内试验技术领域。
背景技术
随着港口、水利建设以及湖泊、航道清淤等工程的开展，我国每年产生数亿立方米的高含水率疏浚淤泥；工程中经常将疏浚淤泥吹填至围堰中，经过泥水分离以及真空预压处理，形成可为小型机械提供作业平台的地基。然而，土体在低应力及真空作用下固结预测时，经常发生计算误差较大的难题，究其原因，主要是因为低应力和真空状态下的高含水率疏浚泥的压缩性状和渗透性状没有明确。
土体的压缩和渗透性状主要依靠传统的一维固结仪器开展，所处理的对象主要是具有一定固结应力（12.5kPa）的低含水率土体，为了解决高含水率土体从低应力开始加载的问题，东南大学洪振舜课题组研发了能够从0.5 kPa开始加载的轻型固结仪试验装置，通过该试验仪器，可以获得低应力下的土体压缩数据，但是并没有涉及到真空下土体的固结渗透特性；目前已有的中国专利201310136864.1公开的电渗-真空-堆载联合固结仪、中国专利201210479012.8公开的复式真空负压软基加固技术室内模拟分析仪，两者均提到过能够进行室内负压固结，但主要侧重于研发电渗固结仪器，不能实现不同负压下的固结土体的渗透试验；而中国专利201310319738.X发明了一种负压渗透试验装置，其侧重于解决高固结度土体的渗透系数测试问题，不能兼顾到负压固结参数的测试，并且所涉及的土体已经具有一定的固结压力，低应力下疏浚泥的渗透参数无法测定。
实用新型内容
本实用新型提供一种低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪，既可以获取低应力以及真空负压状态下高含水率土体的压缩参数，也可以获取低应力以及真空负压状态下高含水率土体的渗透参数。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪，
包括固结渗透装置、为固结试验提供真空负压的负压加载装置以及为渗透试验供水的渗透供水装置；
前述的固结渗透装置包括用于盛装待检测试样的圆柱形测试容器，其包括设置在底部的底座，底座表面安设圆筒形器身，圆筒形器身开口处设置上盖；
位于圆筒形器身内的底座表面设置透水石；
在圆筒形器身的圆周表面，由底座至开口之间顺时针螺旋形均匀排列设置若干孔隙压力传感器，且位于螺旋形起点的孔隙压力传感器设置在渗透出水口的正上方；
在底座侧壁开设渗透出水口，且渗透出水口可开关，渗透出水口与负压加载装置连通；
在圆筒形器身靠近上盖的侧壁上开设注水孔，注水孔与渗透供水装置连通；
前述的孔隙压力传感器同时与数据采集仪器相连通；
作为本实用新型的进一步优选，
前述的负压加载装置包括真空泵和饱和缸，两者之间通过导管连通，在导管上安装气压调节阀，在饱和缸上安装真空压力表，真空泵上同时设置连通管，其与渗透出水口连通；
作为本实用新型的进一步优选，
前述的渗透供水装置包括供水瓶，其开口端通过第一橡胶塞密封，第一玻璃管的一端穿过橡胶塞伸入供水瓶内；
在供水瓶靠近底部的侧壁上开设出水孔，出水孔内密封设置第二橡胶塞，第二玻璃管的一端穿过橡胶塞伸入供水瓶内，其另一端用于与注水孔连通；
在第二玻璃管上安装止水夹；
作为本实用新型的进一步优选，
在圆筒形器身的侧壁上开设第一预留孔，第一预留孔位于注水孔下方；
上盖上开设第二预留孔和第三预留孔；
作为本实用新型的进一步优选，
在圆筒形器身的圆周表面，由底座至开口之间顺时针螺旋形均匀排列设置十个孔隙压力传感器，位于螺旋形起点的孔隙压力传感器设置在渗透出水口的正上方2cm处；
相邻的孔隙压力传感器位于轴向上的高度差均相同，均为2cm；
注水孔与上盖的轴向距离为2.5cm；
作为本实用新型的进一步优选，
圆筒形器身的圆周表面，由底座至开口之间均匀布设刻度尺，其精确度为1mm；
作为本实用新型的进一步优选，
前述的数据采集仪器上安装至少一个孔压传感器连接口，孔压传感器连接口的个数与孔隙压力传感器的个数匹配；数据采集仪器上还设置电脑连接口、开关以及电源口。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型通过固结渗透装置以及为渗透试验供水的渗透供水装置，两者相结合，可以实现在低应力下土体的固结、渗透系数计算，同时在圆柱形测试容器内盛放不同初始含水率、不同土性的土体，可以实现不同土体不同初始含水率的土体在低应力下的固结和渗透参数；
2、本实用新型通过固结渗透装置、负压加载装置以及渗透供水装置，三者相结合，可以实现在真空负压状态下土体的固结、渗透系数计算，同时通过设定不同的真空负压数值，可以得到土体不同梯度下的渗透参数。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的优选实施例的固结渗透装置结构示意图；
图2是本实用新型的优选实施例的负压加载装置结构示意图；
图3是本实用新型的优选实施例的渗透供水装置结构示意图；
图4是本实用新型的优选实施例的数据采集仪器结构示意图。
图中：1-10均为孔隙压力传感器，11为注水孔，12为渗透出水口，13为待检测试样，14为底座，15为透水石，16为圆筒形器身，17为第一预留孔，18为上盖，19为第二预留孔，20为第三预留孔，21为真空泵，22为气压调节阀，23为真空压力表，24为连通管，25为饱和缸，26为第一玻璃管，27为第一橡皮塞，28为供水瓶，29为第二橡胶塞，30为止水夹，31为第二玻璃管，32-41均为孔压传感器连接口，42为电脑连接口，43为开关，44为电源口。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1-图4所示，本实用新型包括以下特征部件：1-10均为孔隙压力传感器，11为注水孔，12为渗透出水口，13为待检测试样，14为底座，15为透水石，16为圆筒形器身，17为第一预留孔，18为上盖，19为第二预留孔，20为第三预留孔，21为真空泵，22为气压调节阀，23为真空压力表，24为连通管，25为饱和缸，26为第一玻璃管，27为第一橡皮塞，28为供水瓶，29为第二橡胶塞，30为止水夹，31为第二玻璃管，32-41均为孔压传感器连接口，42为电脑连接口，43为开关，44为电源口。
本实用新型的一种低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪，
包括固结渗透装置、为固结试验提供真空负压的负压加载装置以及为渗透试验供水的渗透供水装置；
前述的固结渗透装置包括用于盛装待检测试样的圆柱形测试容器，其包括设置在底部的底座，底座表面安设圆筒形器身，圆筒形器身开口处设置上盖；
位于圆筒形器身内的底座表面设置透水石；
在圆筒形器身的圆周表面，由底座至开口之间顺时针螺旋形均匀排列设置若干孔隙压力传感器，且位于螺旋形起点的孔隙压力传感器设置在渗透出水口的正上方；
在底座侧壁开设渗透出水口，且渗透出水口可开关，渗透出水口与负压加载装置连通；
在圆筒形器身靠近上盖的侧壁上开设注水孔，注水孔与渗透供水装置连通；
前述的孔隙压力传感器同时与数据采集仪器相连通；
优选实施例的结构：
基于上述，图1所示为本实用新型提供的一种优选结构，含有被配置成在试验过程中盛装待检测试样的固结渗透装置，其包括用于盛装待检测试样的圆柱形测试容器，圆柱形测试容器在底部设置有底座，底座表面安设圆筒形器身，圆筒形器身开口处设置上盖，圆筒形器身的底部与底座、开口处与上盖均密封连接；
位于圆筒形器身内的底座表面设置透水石；在圆筒形器身的圆周表面，由底座至开口之间顺时针螺旋形均匀排列设置十个孔隙压力传感器，且位于螺旋形起点的孔隙压力传感器设置在渗透出水口的正上方2cm处；相邻的孔隙压力传感器位于轴向上的高度差均相同，均为2cm；
需要说明的是，孔隙压力传感器设置成螺旋状可以消除其对淤泥沉降的影响，将孔隙压力传感器均匀对称分布，当淤泥沉降时，在孔隙压力传感器周边的影响接近相同；
相邻的孔隙压力传感器位于轴向上的高度差相同，且设定为2cm，通常高度差越大，测试精度越差，在试验过程中，2cm的高度差是孔隙压力传感器达到最优精度时的距离。
圆筒形器身的圆周表面，由底座至开口之间均匀布设刻度尺，其精确度为1mm，可以实时测量土体表面沉降量以及水面沉降量；
在底座侧壁开设渗透出水口，且渗透出水口可开关，图2所示，优选结构内的负压加载装置包括真空泵和饱和缸，两者之间通过导管连通，在导管上安装气压调节阀，在饱和缸上安装真空压力表，真空泵上同时设置连通管，其与渗透出水口连通；真空泵负责提供压力，启动后，通过控制气压调节阀获取圆柱形测试容器内所需的真空压力，饱和缸负责收集抽取出来的水，并通过真空压力表测定圆柱形测试容器内的真空度；
在圆筒形器身靠近上盖的侧壁上开设注水孔，注水孔与上盖的轴向距离为2.5cm，图3所示，优选结构内的渗透供水装置包括供水瓶，其开口端通过第一橡胶塞密封，第一玻璃管的一端穿过橡胶塞伸入供水瓶内；在供水瓶靠近底部的侧壁上开设出水孔，出水孔内密封设置第二橡胶塞，第二玻璃管的一端穿过橡胶塞伸入供水瓶内，其另一端用于与注水孔连通；在第二玻璃管上安装止水夹；当盛放在圆柱形测试容器内的待检测试样在一定的固结压力下固结稳定后，打开注水孔以及止水夹，即可向圆柱形测试容器内注水。
图4所示，优选结构内还包括数据采集仪器，其上安装十个孔压传感器连接口，也就是说孔压传感器连接口的个数与孔隙压力传感器的个数匹配；数据采集仪器上还设置电脑连接口、开关以及电源口，数据采集仪器的数据终端与电脑相连，即将电脑连接口与电脑相连，可通过电脑记录孔压随时间的变化。
在圆筒形器身的侧壁上开设第一预留孔，第一预留孔位于注水孔下方；
上盖上开设第二预留孔和第三预留孔；
前述的第一预留孔用于渗透试验时可以连通高位处的水头，第二预留孔用于在向圆柱形测试容器内注水时作为排气孔使用，第三预留孔可以为以后功能扩展做准备，可以接孔隙压力传感器，也可以安装真空表。
基于上述优选实施例中的结构，可以获取低应力以及真空负压状态下高含水率土体的压缩参数以及渗透参数；
实施方法1：
通过本实用新型的优选结构，进行低应力下待检测试样的固结渗透参数的测定，具体包括以下步骤：
⑴装试样前先测试待检测试样的初始含水率以及密度，将圆柱形测试容器中的透水石浸水饱和；
⑵在圆柱形测试容器内装入一定高度的待检测试样，密封上盖，打开上盖上的第二预留孔和第三预留孔，打开渗透出水口，关闭第一预留孔；
⑶记录待检测试样的初始高度值，并记录不同时刻待检测试样的高度以及十个孔隙压力传感器的超静孔隙水压力，用于计算不同高度待检测试样的有效应力；
⑷当待检测试样表面沉降稳定后，通过注水孔注入一定高度的水位，关闭注水孔，记录不同时间水面高度的变化，用于计算渗透系数；
⑸试验结束后，打开上盖，分层取样，测量不同高度处待检测试样的含水率；
⑹在圆柱形测试容器中装入不同初始含水率、不同土性的待检测试样，重复上述的⑴-⑸步，可以得到不同土体不同初始含水率的待检测试样在低应力下的固结和渗透参数。
实施方法2：
通过本实用新型的优选结构，进行真空负压下待检测试样的固结渗透参数的测定，具体包括以下步骤：
⑴装试样前先测试待检测试样的初始含水率以及密度，将圆柱形测试容器中的透水石浸水饱和；
⑵在圆柱形测试容器内装入一定高度的待检测试样，密封上盖，关闭上盖上的第二预留孔和第三预留孔，打开渗透出水口，渗透出水口连接负压装置，关闭第一预留孔和注水孔；
⑶开启真空泵，调节气压调节阀至设定的真空负压，根据真空压力表确定圆柱形测试容器内的真空度；
⑷记录待检测试样的初始高度值，并记录不同时刻待检测试样的的高度以及十个孔隙压力传感器的超静孔隙水压力，用于计算不同高度待检测试样的有效应力；
⑸当待检测试样的表面沉降稳定后，保持真空负压数值稳定，打开注水孔注入一定高度的水位，然后关闭注水孔，记录不同时间水面高度的变化，用于计算渗透系数；
⑹试验结束后，打开上盖，分层取样，测量不同高度处待检测试样的的含水率；
⑺在圆柱形测试容器中装入相同初始含水率的待检测试样，设定不同的真空负压数值，重复上述的⑴-⑹步，可以得到待检测试样在真空负压下的固结参数和不同水力梯度下的渗透参数。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪，其特征在于：
包括固结渗透装置、为固结试验提供真空负压的负压加载装置以及为渗透试验供水的渗透供水装置；
前述的固结渗透装置包括用于盛装待检测试样的圆柱形测试容器，其包括设置在底部的底座，底座表面安设圆筒形器身，圆筒形器身开口处设置上盖；
位于圆筒形器身内的底座表面设置透水石；
在圆筒形器身的圆周表面，由底座至开口之间顺时针螺旋形均匀排列设置若干孔隙压力传感器，且位于螺旋形起点的孔隙压力传感器设置在渗透出水口的正上方；
在底座侧壁开设渗透出水口，且渗透出水口可开关，渗透出水口与负压加载装置连通；
在圆筒形器身靠近上盖的侧壁上开设注水孔，注水孔与渗透供水装置连通；
前述的孔隙压力传感器同时与数据采集仪器相连通。
2.根据权利要求1所述的低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪，其特征在于：
前述的负压加载装置包括真空泵和饱和缸，两者之间通过导管连通，在导管上安装气压调节阀，在饱和缸上安装真空压力表，真空泵上同时设置连通管，其与渗透出水口连通。
3.根据权利要求1所述的低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪，其特征在于：
前述的渗透供水装置包括供水瓶，其开口端通过第一橡胶塞密封，第一玻璃管的一端穿过橡胶塞伸入供水瓶内；
在供水瓶靠近底部的侧壁上开设出水孔，出水孔内密封设置第二橡胶塞，第二玻璃管的一端穿过橡胶塞伸入供水瓶内，其另一端用于与注水孔连通；
在第二玻璃管上安装止水夹。
4.根据权利要求1所述的低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪，其特征在于：在圆筒形器身的侧壁上开设第一预留孔，第一预留孔位于注水孔下方；
上盖上开设第二预留孔和第三预留孔。
5.根据权利要求1所述的低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪，其特征在于：在圆筒形器身的圆周表面，由底座至开口之间顺时针螺旋形均匀排列设置十个孔隙压力传感器，位于螺旋形起点的孔隙压力传感器设置在渗透出水口的正上方2cm处；
相邻的孔隙压力传感器位于轴向上的高度差均相同，均为2cm；
注水孔与上盖的轴向距离为2.5cm。
6.根据权利要求1所述的低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪，其特征在于：圆筒形器身的圆周表面，由底座至开口之间均匀布设刻度尺，其精确度为1mm。
7.根据权利要求1所述的低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪，其特征在于：前述的数据采集仪器上安装至少一个孔压传感器连接口，孔压传感器连接口的个数与孔隙压力传感器的个数匹配；数据采集仪器上还设置电脑连接口、开关以及电源口。
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| CN201921223971.7U CN210604631U (zh) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | 一种低应力及负压状态下高含水率疏浚泥土室内测试仪 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113390771A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-09-14 | 浙江工业大学 | 室内高含水量疏浚泥渗透试验***及渗透性试验的方法 |
| CN115979880A (zh) * | 2022-11-25 | 2023-04-18 | 中国矿业大学 | 一种测试低应力环境下的近地表土壤持水曲线装置及方法 |
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| CN115979880A (zh) * | 2022-11-25 | 2023-04-18 | 中国矿业大学 | 一种测试低应力环境下的近地表土壤持水曲线装置及方法 |
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