專利名稱：一種空心圓柱試樣熱固結(jié)壓力室的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于巖土工程中飽和土試樣的熱固結(jié)壓力室，適用于測定試樣內(nèi)部溫度和外部溫度變化條件下試樣的熱固結(jié)變形量。
背景技術：
在2011年06期《巖土工程學報》上，“一種用于飽和土的熱固結(jié)試驗裝置及其應用”，該試驗裝置包括壓力室電熱偶、軸向壓力桿、壓力室頂蓋、上透水石、試樣帽、下透水石、壓力室壁、壓力室底座、溫度調(diào)控器、試樣排水管、孔隙水壓力量測管、周圍壓力連接管。將絕熱陶瓷板、下透水石、圓柱試樣依次置于壓力室底座中部的凸臺上，圓柱試樣的周邊包裹不透水的筒狀橡皮膜。在圓柱試樣上端依次放置上透水石、試樣帽。軸向壓力桿與試樣帽接觸連接。壓力室壁由不銹鋼制作的空腔式結(jié)構(gòu)，壓力室筒狀電熱板嵌入壓力室側(cè)壁內(nèi)，其電阻絲的兩端與溫度調(diào)控器連接。壓力室壁與壓力室底座中部的凸臺配合，用螺栓與壓力室底座上的螺紋連接將壓力室壁下端面固定在壓力室底座上，其間由第三0型橡膠圈密封；壓力室頂蓋與壓力室的上端面固定連接。壓力室電熱偶安裝在壓力室頂蓋上， 其一端置于充滿水的壓力室內(nèi)，輸出端的引線與溫度調(diào)控器連接，壓力室電熱偶與壓力室頂蓋由第四0型橡膠圈密封。試樣排水管的一端穿過試樣帽與上透水石連接，試樣排水管的另一端穿過壓力室底座與體變管相連；孔隙水壓力量測管的一端與下透水石連接，另一端與孔隙水壓力量測系統(tǒng)相連接。周圍壓力連接管與周圍壓力量測系統(tǒng)相連接。但是該試驗裝置無法同時控制試樣內(nèi)部溫度和外部溫度變化條件下(即雙控溫度邊界條件)的熱固結(jié)過程。近年來，由于地熱資源開發(fā)利用、熱能儲存、核廢料處置、節(jié)能建筑以及二氧化碳地下封存等工程問題的需要，關于復雜溫度梯度作用下(如內(nèi)含熱源、 溫度梯度變化、有熱流存在等)飽和土試樣熱固結(jié)特性的研究成為一個關鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有熱固結(jié)壓力室不能進行試樣內(nèi)部溫度和外部溫度耦合變化條件下熱固結(jié)試驗的缺陷，提供一種空心圓柱試樣熱固結(jié)壓力室。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種空心圓柱試樣熱固結(jié)壓力室，該固結(jié)壓力室包括壓力室電熱偶、軸向壓力桿、壓力室頂蓋、上透水石、試樣帽、下透水石、壓力室壁、壓力室底座、溫度調(diào)控器、試樣排水管、孔隙水壓力量測管、周圍壓力連接管。所述的圓柱試樣為一空心圓柱試樣；將下透水石、第一絕熱陶瓷板、空心圓柱試樣依次置于壓力室底座中部的凸臺上，圓柱試樣的周邊包裹不透水的筒狀橡皮膜。在空心圓柱試樣的上端依次放置上透水石、試樣帽、第二絕熱陶瓷板。空心圓柱試樣的中心處放置熱棒，熱棒上裝有溫度傳感器，熱棒的導線引出端置于壓力室底座中央的盲孔中，其間由第五0型橡膠圈密封；熱棒的導線和溫度傳感器導線與試樣中心溫度控制器相連。
軸向壓力桿的兩端均為螺紋，中間段為圓柱，另一端與螺母相連；另一端通過螺母與壓力室頂蓋相連。中間段圓柱部分與壓力室的頂蓋上的孔間設第二 0型橡膠墊密封圈。壓力室壁由不銹鋼制作的空腔式結(jié)構(gòu)，包括壓力室外側(cè)壁，壓力室內(nèi)側(cè)壁；筒狀電熱板嵌入空腔內(nèi)貼著壓力室內(nèi)側(cè)壁，其電阻絲的兩端與溫度調(diào)控器連接；在空腔內(nèi)，筒狀電熱板與壓力室外側(cè)壁之間填充石棉。壓力室外側(cè)壁與壓力室底座中部的凸臺配合，用螺栓與壓力室底座上的螺紋連接將壓力室外側(cè)壁下端面固定在壓力室底座上，其間由第三0型橡膠圈密封；壓力室頂蓋與壓力室的上端面固定連接。壓力室頂蓋與壓力室的上端面通過螺釘固定連接，其間安裝第一和第六0型橡膠墊密封圈。壓力室電熱偶安裝在壓力室頂蓋上，其一端置于充滿水的壓力室內(nèi)，輸出端的引線與溫度調(diào)控器連接，壓力室電熱偶與壓力室頂蓋由第四0型橡膠圈密封。試樣排水管的一端穿過試樣帽與上透水石連接，試樣排水管的另一端穿過壓力室底座與體變管相連；孔隙水壓力量測管的一端與下透水石連接，另一端與孔隙水壓力量測系統(tǒng)相連接。周圍壓力連接管與周圍壓力量測系統(tǒng)相連接。壓力室內(nèi)溫度為0°C 100°C?？招膱A柱試樣內(nèi)部的溫度為0°C 100°C本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明能夠承受較高的溫度，固結(jié)壓力室內(nèi)的溫度及空心圓柱樣內(nèi)的溫度可控制在0 100°C和較高的固結(jié)壓力(壓力可達IMPa)。滿足試樣內(nèi)部溫度和外部溫度同時變化條件下飽和土試樣熱固結(jié)試驗的需要。能夠精確測定試樣外部溫度和內(nèi)部溫度同時變化過程中飽和土試樣的熱固結(jié)變形量和孔隙水壓力變化。


圖1是空心圓柱樣熱固結(jié)壓力室示意圖。圖中壓力室電熱偶1、壓力室內(nèi)側(cè)壁2、軸向壓力桿3、壓力室頂蓋4、上透水石6、 試樣帽7、第二絕熱陶瓷板8、第二 0型橡膠墊密封圈9、筒狀橡皮膜10、下透水石11、第一絕熱陶瓷板12、溫度傳感器14、圓柱試樣15、石棉18、壓力室外側(cè)壁19、第一 0型橡膠墊密封圈21、壓力室底座22、第三0型橡膠圈23、溫度調(diào)控器對、試樣排水管沈、孔隙水壓力量測管27、周圍壓力連接管28、第六0型橡膠墊密封圈29、第五0型橡膠圈30、第四0型橡膠密封圈31、止水橡膠墊32。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。一種空心圓柱試樣熱固結(jié)壓力室，如圖1，該固結(jié)壓力室包括壓力室電熱偶1、軸向壓力桿3、壓力室頂蓋4、上透水石6、試樣帽7、下透水石11、壓力室壁19、壓力室底座22、 溫度調(diào)控器對、試樣排水管沈、孔隙水壓力量測管27、周圍壓力連接管觀。所述的圓柱試樣15為一空心圓柱試樣；將下透水石11、第一絕熱陶瓷板12、空心圓柱試樣依次置于壓力室底座22中部的凸臺上，圓柱試樣的周邊包裹不透水的筒狀橡皮膜10。在空心圓柱試樣的上端依次放置上透水石6、試樣帽7、第二絕熱陶瓷板8、止水橡膠墊32?？招膱A柱試樣的中心處放置熱棒16，熱棒16上裝有溫度傳感器14，熱棒16的導線引出端置于壓力室底座22中央的盲孔中，其間由第五0型橡膠圈30密封；熱棒16的導線和溫度傳感器14導線與試樣中心溫度控制器25相連。軸向壓力桿3的兩端均為螺紋，中間段為圓柱，另一端與螺母相連；另一端通過螺母與壓力室頂蓋相連。中間段圓柱部分與壓力室的頂蓋4上的孔間設第二 0型橡膠墊密封圈9。壓力室壁由不銹鋼制作的空腔式結(jié)構(gòu)，包括壓力室外側(cè)壁19，壓力室內(nèi)側(cè)壁2 ；筒狀電熱板17嵌入空腔內(nèi)貼著壓力室內(nèi)側(cè)壁2，其電阻絲的兩端與溫度調(diào)控器M連接；在空腔內(nèi)，筒狀電熱板17與壓力室外側(cè)壁19之間填充石棉18。壓力室外側(cè)壁19與壓力室底座22中部的凸臺配合，用螺栓與壓力室底座22上的螺紋連接將壓力室外側(cè)壁19下端面固定在壓力室底座22上，其間由第三0型橡膠圈23密封；壓力室頂蓋4與壓力室的上端面固定連接。壓力室頂蓋4與壓力室的上端面通過螺釘固定連接，其間安裝第一和第六0型橡膠墊密封圈21、29。壓力室電熱偶1安裝在壓力室頂蓋4上，其一端置于充滿水的壓力室內(nèi)，輸出端的引線與溫度調(diào)控器M連接，壓力室電熱偶1與壓力室頂蓋4由第四0型橡膠圈31密封。試樣排水管沈的一端穿過試樣帽7與上透水石6連接，試樣排水管沈的另一端穿過壓力室底座22與體變管相連；孔隙水壓力量測管27的一端與下透水石12連接，另一端與孔隙水壓力量測系統(tǒng)相連接。周圍壓力連接管觀與周圍壓力量測系統(tǒng)相連接。試驗過程中，壓力室內(nèi)溫度根據(jù)試驗要需求，設為0°C或100°C或為0°C 100°C之間的任意度數(shù)。試驗過程中，空心圓柱試樣內(nèi)部的溫度根據(jù)試驗要需求，設為0°C或100°C或為 0°C 100°C之間的任意度數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種空心圓柱試樣熱固結(jié)壓力室，該固結(jié)壓力室包括壓力室電熱偶(1)、軸向壓力桿(3)、壓力室頂蓋0)、上透水石(6)、試樣帽(7)、下透水石(11)、壓力室壁(19)、壓力室底座(22)、溫度調(diào)控器(M)、試樣排水管( )、孔隙水壓力量測管(27)、周圍壓力連接管 (28)；將下透水石(11)、圓柱試樣依次置于壓力室底座0 中部的凸臺上，圓柱試樣的周邊包裹不透水的筒狀橡皮膜(10)；在圓柱試樣(1 上端依次放置上透水石(6)、試樣帽(7)； 軸向壓力桿( 與試樣帽(7)接觸連接；壓力室壁由不銹鋼制作的空腔式結(jié)構(gòu)，包括壓力室外側(cè)壁(19)，壓力室內(nèi)側(cè)壁O)；筒狀電熱板(17)嵌入空腔內(nèi)貼著壓力室內(nèi)側(cè)壁O)，其電阻絲的兩端與溫度調(diào)控器04)連接；在空腔內(nèi)，筒狀電熱板(17)與壓力室外側(cè)壁(19)之間填充石棉(18)；壓力室外側(cè)壁(19)與壓力室底座02)中部的凸臺配合，用螺栓與壓力室底座02)上的螺紋連接將壓力室外側(cè)壁(19)下端面固定在壓力室底座0 上，其間由第三0型橡膠圈密封；壓力室頂蓋(4)與壓力室的上端面固定連接；壓力室電熱偶(1)安裝在壓力室頂蓋(4)上，其一端置于充滿水的壓力室內(nèi)，輸出端的引線與溫度調(diào)控器04)連接，壓力室電熱偶⑴與壓力室頂蓋⑷由第四O型橡膠圈(31) 密封；試樣排水管06)的一端穿過試樣帽(7)與上透水石(6)連接，試樣排水管06)的另一端穿過壓力室底座0 與體變管相連；孔隙水壓力量測管、2Τ)的一端與下透水石(12) 連接，另一端與孔隙水壓力量測系統(tǒng)相連接；周圍壓力連接管08)與周圍壓力量測系統(tǒng)相連接； 其特征是所述的圓柱試樣(1 為一空心圓柱試樣，其空心中放置熱棒(16)，熱棒(16)上裝有溫度傳感器(14)，熱棒(16)的導線引出端置于壓力室底座02)中央的盲孔中，其間由第五O 型橡膠圈(30)密封；熱棒(16)的導線和溫度傳感器(14)導線與試樣中心溫度控制器05) 相連；下透水石(11)與壓力室底座0 之間放置第一絕熱陶瓷板(1 ；在試樣帽(7)上放置第二絕熱陶瓷板(8)；第二絕熱陶瓷板(8)與壓力室頂蓋(4)之間放置止水橡膠墊(32)； 壓力室頂蓋(4)與壓力室的上端面通過螺釘固定連接，其間安裝第一和第六O型橡膠墊密封圈(21,29)；軸向壓力桿(3)的兩端均為螺紋，中間段為圓柱，一端與試樣帽內(nèi)的螺口相連，另一端與螺母相連；中間段圓柱部分與壓力室的頂蓋(4)上的孔之間設第二 O型橡膠墊密封圈 ⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心圓柱試樣熱固結(jié)壓力室，其特征是壓力室內(nèi)溫度為 O 100°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心圓柱試樣熱固結(jié)壓力室，其特征是空心圓柱試樣內(nèi)部的溫度為O 100°C。
全文摘要
一種空心圓柱試樣熱固結(jié)壓力室，涉及飽和土試樣的熱固結(jié)壓力室，用于測定試樣內(nèi)外部溫度變化條件下試樣的熱固結(jié)變形量。解決了現(xiàn)有熱固結(jié)壓力室不能進行試樣內(nèi)外部溫度耦合變化條件下熱固結(jié)試驗的缺陷。該壓力室中的圓柱試樣(15)為一空心圓柱試樣，其空心中放置熱棒(16)，熱棒上裝有溫度傳感器(14)，熱棒的導線和溫度傳感器導線與試樣中心溫度控制器(25)相連；軸向壓力桿(3)的一端與試樣帽內(nèi)的螺口相連，另一端與螺母相連；中間段圓柱部分與壓力室的頂蓋(4)上的孔之間設第二O型橡膠墊密封圈(9)。從壓力室內(nèi)引出的試樣排水管與體變管連接，孔隙水壓力量測管與孔隙水壓力量測系統(tǒng)連接，周圍壓力連接管與圍壓量測系統(tǒng)連接。
文檔編號G01N33/24GK102507904SQ20111034451
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者白冰 申請人:北京交通大學