真空負(fù)壓、正壓及熱聯(lián)合加載固結(jié)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固結(jié)儀，具體涉及用于巖土工程中飽和土圓柱形試樣的一種真空負(fù)壓、正壓及熱聯(lián)合加載固結(jié)儀。
技術(shù)背景
[0002]我國京津環(huán)渤海、長三角、珠三角等軟弱土地區(qū)承載著50%人口、65%GDP和90%進(jìn)出口總值，土地資源非常緊缺。采用真空預(yù)壓方法處理吹填淤泥等超軟土擴(kuò)大土地面積，是目前很多沿海城市常用的方法。然而，吹填淤泥滲透系數(shù)小，導(dǎo)致處理工期較長，Abuel-Naga等人(2006)首次提出了熱真空預(yù)壓方法，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)真空法相比固結(jié)時間縮短了 2/3，最終沉降提高了 25~30%，效果非常顯著。
[0003]然而，目前在對飽和土圓柱形試樣進(jìn)行溫度控制的固結(jié)試驗(yàn)中，僅實(shí)現(xiàn)了正壓荷載與溫度兩者耦合的加載，還未有真空負(fù)壓、溫度和正壓荷載耦合作用下的固結(jié)裝置，故不能分析在高溫、常溫以及真空荷載耦合條件下土樣的固結(jié)特性。隨著各種極端條件下施工的需要，在溫度荷載作用下飽和土熱固結(jié)特性的研宄成為一個必要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對常規(guī)固結(jié)實(shí)驗(yàn)不能進(jìn)行真空荷載和溫度荷載耦合作用下固結(jié)實(shí)驗(yàn)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種真空負(fù)壓、正壓及熱聯(lián)合加載固結(jié)儀。它最大特點(diǎn)是能夠提供真空荷載和變化溫度荷載，也能提供外部正壓荷載。它能滿足飽和土在不同真空水平、溫度荷載和外部正壓荷載作用下熱固結(jié)實(shí)驗(yàn)。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明在操作平臺架頂部裝有滑輪，鋼絲繩跨過滑輪，在操作平臺架內(nèi)，鋼絲繩的一端與裝有上砝碼的上砝碼托盤連接，外框上板和外框下板通過連接桿連接，傳力桿固接在外框上板上，砝碼連接桿的一端安裝外框下板中心，砝碼連接桿的另一端與裝有下砝碼的下砝碼托盤連接，鋼絲繩的另一端與傳力桿的一端連接，傳力桿的一端與活塞的一端相接觸；活塞與壓力室圓筒構(gòu)成滑動副，活塞底部的壓力室圓筒內(nèi)依次裝有第一透水石、土試祥和第二透水石，第二透水石與壓力室底座間設(shè)有孔隙水壓力測量孔和GDS孔，壓力室外設(shè)置加熱系統(tǒng)圓筒，加熱系統(tǒng)圓筒與壓力室圓筒之間設(shè)置筒狀電加熱板，電加熱板和電熱偶連接至溫度控制器，真空泵經(jīng)連接管與活塞軸向的抽真空孔連接。
[0006]所述連接管是透明硬質(zhì)塑料管，并標(biāo)有刻度，管內(nèi)有用于測量土樣的固結(jié)排水量的水。
[0007]所述活塞與壓力室圓筒間設(shè)有多個活塞橡膠圈。
[0008]所述壓力室圓筒底面與壓力室底座連接處設(shè)有橡膠圈。
[0009]所述傳力桿端部為圓弧凸起形狀，活塞端部為圓弧凹陷形狀。
[0010]本發(fā)明具有的有益效果是:
(I)壓力室溫度可控制在20~90°C范圍內(nèi)變化； (2)可提供0~-80kPa范圍的真空荷載；
(3)能提供精確的、不偏心的正壓加載，荷載范圍為0~100kg；
(4)能夠精確測定熱固結(jié)期間產(chǎn)生的變形量和孔隙水壓力變化。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1為實(shí)驗(yàn)裝置整體示意圖。
[0012]圖2為實(shí)驗(yàn)壓力室放大示意圖。
[0013]圖中:1、滑輪，2、鋼絲繩，3、上砝碼，4、上砝碼托盤，5、傳力桿，6、外框上板，7、電加熱板，8、連接桿，9、外框下板，10、砝碼連接桿，11、下砝碼，12、下砝碼托盤，13、操作平臺架，14、抽真空孔，15、活塞橡膠圈，16、壓力室圓筒，17、橡膠圈，18、孔隙水壓力測量孔，19、活塞，20、壓力室頂蓋，21、螺栓，22、⑶S孔，23、壓力室底座，24、電熱偶，25、蓋板，26、加熱系統(tǒng)圓筒，27、透水石，28、真空泵，29、連接管，。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]如圖1、圖2所示，本發(fā)明在操作平臺架13頂部裝有滑輪1，鋼絲繩2跨過滑輪1，在操作平臺架13內(nèi)，鋼絲繩2的一端與裝有上砝碼3的上砝碼托盤4連接，外框上板6和外框下板9通過連接桿8連接，傳力桿5固接在外框上板6上，砝碼連接桿10的一端安裝外框下板9中心，砝碼連接桿10的另一端與裝有下砝碼11的下砝碼托盤12連接，鋼絲繩2的另一端與傳力桿5的一端連接，傳力桿5的一端與活塞19的一端相接觸；活塞19與壓力室圓筒16構(gòu)成滑動副，活塞19底部的壓力室圓筒16內(nèi)依次裝有第一透水石、土試祥和第二透水石，第二透水石與壓力室底座23間設(shè)有孔隙水壓力測量孔18和GDS孔22，壓力室外設(shè)置加熱系統(tǒng)圓筒26，加熱系統(tǒng)圓筒26與壓力室圓筒16之間設(shè)置筒狀電加熱板7，電加熱板7和電熱偶24連接至溫度控制器，真空泵28經(jīng)連接管29與活塞19軸向的抽真空孔14連接。
[0016]所述連接管29是透明硬質(zhì)塑料管，并標(biāo)有刻度，管內(nèi)有用于測量土樣的固結(jié)排水量的水。當(dāng)抽真空時，能根據(jù)連接管29中水位變化測量抽真空量，從而向試樣施加真空荷載并實(shí)現(xiàn)間接測量試樣壓縮量。
[0017]所述活塞19與壓力室圓筒16間設(shè)有多個活塞橡膠圈15。
[0018]所述壓力室圓筒16底面與壓力室底座23連接處設(shè)有橡膠圈17。
[0019]所述傳力桿5端部為圓弧凸起形狀，活塞19端部為圓弧凹陷形狀。
[0020]本發(fā)明的工作原理:
在裝有試樣的壓力室上下方墊放透水石27，按上述安裝好裝置后，先增加下砝碼11施加一定的豎向荷載，然后加熱并打開真空泵28施加實(shí)驗(yàn)要求的溫度荷載和真空荷載。在真空荷載、溫度荷載和外部荷載聯(lián)合作用下，飽和土試樣固結(jié)。固結(jié)時飽和土試樣變形可以根據(jù)連接管29水位變化間接測量，孔隙水壓力通過壓力室底座23的孔隙水壓測量孔18測量。從而實(shí)現(xiàn)了飽和土的真空負(fù)壓、正壓及熱聯(lián)合固結(jié)實(shí)驗(yàn)。
[0021]上述【具體實(shí)施方式】用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種真空負(fù)壓、正壓及熱聯(lián)合加載固結(jié)儀，其特征在于:在操作平臺架(13)頂部裝有滑輪(1)，鋼絲繩(2)跨過滑輪(1)，在操作平臺架(13)內(nèi)，鋼絲繩(2)的一端與裝有上砝碼(3)的上砝碼托盤(4)連接，外框上板(6)和外框下板(9)通過連接桿(8)連接，傳力桿(5)固接在外框上板(6)上，砝碼連接桿(10)的一端安裝外框下板(9)中心，砝碼連接桿(10)的另一端與裝有下砝碼(11)的下砝碼托盤(12)連接，鋼絲繩(2)的另一端與傳力桿(5)的一端連接，傳力桿(5)的一端與活塞(19)的一端相接觸；活塞(19)與壓力室圓筒(16)構(gòu)成滑動副，活塞(19)底部的壓力室圓筒(16)內(nèi)依次裝有第一透水石、土試祥和第二透水石，第二透水石與壓力室底座(23)間設(shè)有孔隙水壓力測量孔(18)和GDS孔(22)，壓力室外設(shè)置加熱系統(tǒng)圓筒(26)，加熱系統(tǒng)圓筒(26)與壓力室圓筒(16)之間設(shè)置筒狀電加熱板(7)，電加熱板(7)和電熱偶(24)連接至溫度控制器，真空泵(28)經(jīng)連接管(29)與活塞(19)軸向的抽真空孔(14)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空負(fù)壓、正壓及熱聯(lián)合加載固結(jié)儀，其特征在于:所述連接管(29)是透明硬質(zhì)塑料管，并標(biāo)有刻度，管內(nèi)有用于測量土樣的固結(jié)排水量的水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空負(fù)壓、正壓及熱聯(lián)合加載固結(jié)儀，其特征在于:所述活塞(19)與壓力室圓筒(16)間設(shè)有多個活塞橡膠圈(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空負(fù)壓、正壓及熱聯(lián)合加載固結(jié)儀，其特征在于:所述壓力室圓筒(16)底面與壓力室底座(23)連接處設(shè)有橡膠圈(17)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空負(fù)壓、正壓及熱聯(lián)合加載固結(jié)儀，其特征在于:所述傳力桿(5)端部為圓弧凸起形狀，活塞(19)端部為圓弧凹陷形狀。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種真空負(fù)壓、正壓及熱聯(lián)合加載固結(jié)儀。操作平臺架頂部裝有滑輪，鋼絲繩跨過滑輪，其一端與上砝碼托盤連接，傳力桿固接在外框上板上，砝碼連接桿安裝在外框下板中心，并與下砝碼托盤連接，鋼絲繩的另一端與傳力桿的一端連接，傳力桿的一端與活塞的一端相接觸；活塞與壓力室圓筒構(gòu)成滑動副，活塞底部的壓力室圓筒內(nèi)依次裝有透水石、土試祥和透水石，下透水石與壓力室底座間設(shè)有孔隙水壓力測量孔和GDS孔，加熱系統(tǒng)圓筒與壓力室圓筒之間設(shè)置筒狀電加熱板，真空泵經(jīng)連接管與活塞軸向的抽真空孔連接。本發(fā)明壓力室溫度控制在20~90℃；可提供0~-80kPa的真空荷載；能測定固結(jié)產(chǎn)生的變形量和孔隙水壓力。
【IPC分類】G01N3-18, G01N3-14
【公開號】CN104568599
【申請?zhí)枴緾N201510024358
【發(fā)明人】林偉岸, 李卓峰, 謝勝達(dá), 洪濤, 李丹明, 詹良通, 王順玉, 陳云敏, 蔣建群
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月19日