控制吸力條件下的單軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種控制吸力條件下的單軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，包括可以控制升降的調(diào)升臺，在所述調(diào)升臺上固定有容器，所述容器內(nèi)固定有一個放置試樣的凸臺，所述容器的上邊緣固定一個微型攪拌機(jī)；所述容器上方由螺紋固定著反壓橫梁，在該反壓橫梁中間部位固定有應(yīng)力環(huán)，并安裝一個測定應(yīng)力環(huán)形變的位移傳感器；所述應(yīng)力環(huán)下端緊密扣接一個用于給試樣傳遞壓力的壓力帽；在所述調(diào)升臺的一立柱上固定有檢測壓力帽位移數(shù)據(jù)的位移傳感器；在調(diào)升臺的另一立柱上固定一個平衡桿，該平衡桿一頭連接砝碼，另一頭連接試樣。本實(shí)用新型基于滲析技術(shù)能夠更好的模擬自然狀態(tài)，無需任何高壓裝置，控制吸力的范圍大，效果可靠。
【專利說明】控制吸力條件下的單軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及工程檢驗(yàn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種控制吸力條件下的單軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]工程界遇到的土絕大部分處于地下水位以上，呈非飽和狀態(tài)，在土木工程行業(yè)發(fā)展日益蓬勃的今天，越來越多的工程病害問題引起眾多科研人員對非飽和土力學(xué)特性的研究。相對飽和土力學(xué)而言，非飽和土力學(xué)的研究相對比較緩慢，其中一個重要因素是當(dāng)前試驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備不夠完善。因此改進(jìn)和設(shè)計新的非飽和土試驗(yàn)儀器設(shè)備，是對促進(jìn)非飽和土力學(xué)測試的必要的、不可或缺的前提。
[0003]根據(jù)目前已有文獻(xiàn)資料，關(guān)于非飽和土強(qiáng)度測試中的吸力控制主要通過軸平移技術(shù)借助陶土板來控制，一方面由于陶土板控制吸力測量的關(guān)鍵在于試樣與陶土板的接觸緊密程度，且陶土板厚度較大，故這種實(shí)驗(yàn)方法在吸力平衡過程歷時很長，使得對試驗(yàn)環(huán)境的要求較高，如必須保持長時間不能斷電，長時間與試驗(yàn)底座接觸使得試樣容易與水中離子發(fā)生結(jié)晶從而影響試驗(yàn)精度等；另一方面目前控制吸力需要通過提高空氣壓力來實(shí)現(xiàn)，高壓下設(shè)備的安全性和氣體擴(kuò)散問題等均對試驗(yàn)的操作和精度有重大影響，還有就是當(dāng)土的飽和度較高時，氣相成為非連續(xù)的氣泡狀態(tài)，軸平移技術(shù)的實(shí)用性將受到限制。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種控制吸力條件下的單軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，結(jié)構(gòu)簡單，吸力值通過溶液濃度測定控制也非常簡便。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案:一種控制吸力條件下的單軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，包括可以控制升降的調(diào)升臺，在所述調(diào)升臺上固定有容器，所述容器內(nèi)固定有一個放置試樣的凸臺，所述容器的上邊緣固定一個微型攪拌機(jī)；所述容器上方由螺紋固定著反壓橫梁，在該反壓橫梁中間部位固定有應(yīng)力環(huán)，并安裝一個測定應(yīng)力環(huán)形變的位移傳感器；所述應(yīng)力環(huán)下端緊密扣接一個用于給試樣傳遞壓力的壓力帽；在所述調(diào)升臺的一立柱上固定有檢測壓力帽位移數(shù)據(jù)的位移傳感器；在調(diào)升臺的另一立柱上固定一個平衡桿，該平衡桿一頭連接砝碼，另一頭連接試樣。
[0006]進(jìn)一步地，還包括信號采集儀，所述位移傳感器與所述信號采集儀連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述凸臺的直徑大于試樣的直徑。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):基于滲析技術(shù)能夠更好的模擬自然狀態(tài)，無需任何高壓裝置，控制吸力的范圍大，效果可靠。通過本裝置可以對非飽和土在強(qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)方向進(jìn)行深入研究，為未來其應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。該試驗(yàn)設(shè)備的研究，能夠?yàn)榉秋柡屯亮W(xué)中強(qiáng)度的測試提供一個新的方向，具有重要的科學(xué)意義。
【專利附圖】

【附圖說明】[0009]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本實(shí)用新型的保護(hù)范圍有任何的限制作用。
[0011]如圖1所示的一種控制吸力條件下的單軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，包括可以控制升降的調(diào)升臺1，固定在調(diào)升臺I上的容器2，容器2中間固定有一個直徑稍微大于試樣的凸臺21，容器2上邊緣固定一個微型攪拌機(jī)3 ;調(diào)升臺I上方由螺紋固定著反壓橫梁4，在其中間部位固定一個應(yīng)力環(huán)5，并安裝一個測定應(yīng)力環(huán)5形變的位移傳感器6 ;應(yīng)力環(huán)5下端緊密扣接一個用于給試樣傳遞壓力的壓力帽7,在調(diào)升臺I 一個立柱12上固定一個位移傳感器8,檢測壓力帽7位移數(shù)據(jù)；在調(diào)升臺I另一立柱13上固定一個平衡桿9，平衡桿9 一頭連接砝碼10，另一頭連接試樣；位移傳感器8和位移傳感器6信號線連接到信號采集儀11。
[0012]本裝置基于滲析法的控制吸力的強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，由于所采用的半透膜厚度遠(yuǎn)小于陶土板，因而達(dá)到吸力平衡的時間大大縮短，同時由于該方法通過滲透吸力控制孔隙水壓力為高的負(fù)值，土樣與自然環(huán)境下的狀態(tài)更為接近，避免了傳統(tǒng)高壓狀態(tài)的各種問題，且試驗(yàn)設(shè)備簡單，輕便的多，吸力值通過溶液濃度測定控制也非常簡便。
[0013]根據(jù)所需要控制的吸力，選擇經(jīng)過吸力探頭、高嶺土校定的PEG(聚乙二醇)溶液以及半透膜(保證溶質(zhì)分子不能通過)。將PEG溶液倒入有機(jī)玻璃容器，確保能夠淹沒試樣，開啟微型攪拌機(jī)以保證PEG溶液濃度穩(wěn)定。將試驗(yàn)試樣裝入半透膜密封并進(jìn)行稱重(精確至0.0Olg)記為G1，借助平衡桿吊繩輕輕緩慢置入有機(jī)玻璃容器，并確保PEG溶液淹沒整個試樣，迅速通過平衡桿另一端的砝碼進(jìn)行稱重記錄，觀察并記錄其變化數(shù)值，直至穩(wěn)定不再變化記為G2，此時可以認(rèn)為試樣吸力平衡過程已完成。調(diào)節(jié)壓力帽使得與試樣接觸良好，調(diào)節(jié)固定應(yīng)力環(huán)的位移傳感器Hl及壓力帽的位移傳感器H2。緩慢升高調(diào)節(jié)臺H3，觀察試樣的變化情況，記錄系列值H1、H2、H3直至試樣破壞，拍照稱重G3并記錄相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。卸下試驗(yàn)各裝置，試驗(yàn)結(jié)束。通過G1、G2、G3可以確定試樣含水率的變化情況，探求吸力平衡時含水率變化的相關(guān)情況，以及破壞過程中含水率的變化；借助H1、H2、H3系列值可以明確試樣在不同軸向應(yīng)力時軸向位移的變化以及試樣破壞過程中軸向位移變化的相關(guān)情況。
[0014]本試驗(yàn)裝置基于滲析法的基礎(chǔ)上進(jìn)行非飽和土力學(xué)強(qiáng)度特性試驗(yàn)，與目前采用陶土板控制吸力的試驗(yàn)相比較可以大大縮短吸力平衡的試驗(yàn)歷時，提高吸力測量的范圍，且土樣與自然環(huán)境下的狀態(tài)更為接近，實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡單輕便，吸力值通過溶液濃度測定控制也非常方便，同時可以及時準(zhǔn)確跟蹤試樣中含水率和軸向高位移變化等信息。
【權(quán)利要求】
1.一種控制吸力條件下的單軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括可以控制升降的調(diào)升臺，在所述調(diào)升臺上固定有容器，所述容器內(nèi)固定有一個放置試樣的凸臺，所述容器的上邊緣固定一個微型攪拌機(jī)；所述容器上方由螺紋固定著反壓橫梁，在該反壓橫梁中間部位固定有應(yīng)力環(huán)，并安裝一個測定應(yīng)力環(huán)形變的位移傳感器；所述應(yīng)力環(huán)下端緊密扣接一個用于給試樣傳遞壓力的壓力帽；在所述調(diào)升臺的一立柱上固定有檢測壓力帽位移數(shù)據(jù)的位移傳感器；在調(diào)升臺的另一立柱上固定一個平衡桿，該平衡桿一頭連接砝碼，另一頭連接試樣。
2.如權(quán)利要求1所述控制吸力條件下的單軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，其特征在于:還包括信號采集儀，所述位移傳感器與所述信號采集儀連接。
3.如權(quán)利要求2所述控制吸力條件下的單軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述凸臺的直徑大于試樣的直徑。
【文檔編號】G01N3/00GK203772633SQ201420106794
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】呂擎峰, 劉鵬飛, 申貝, 李軍鵬, 趙彥旭 申請人:蘭州大學(xué), 中鐵二十一局集團(tuán)有限公司