CN110927037A - 一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置，包括：压力室、压力杆、试样、试样帽顶盖、试样帽底座、陶土板底座；试样帽顶盖与试样帽底座连接处的中部留有中空通道，试样帽底座的表面均匀开设多个透气孔，透气孔与中空通道相连通；试样帽顶盖上连接进气管，进气管的一端与中空通道相连通，另一端延伸至压力室的外部；陶土板底座置于压力室的底部，试样置于试样帽底座与陶土板底座之间，试样、试样帽顶盖、试样帽底座、陶土板底座的外侧包裹有橡胶膜；压力室的底部设有孔隙水通道；压力杆穿过压力室的顶部，置于试样帽顶盖的上方。本发明中装置的气压加载均匀，排水充分，且测得的实验数据准确。

Description

一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置

技术领域

本发明涉及岩土工程测试设备技术领域，更具体的说是涉及一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置。

背景技术

在工程实践中经常遇到多种特殊的土体，这些土体多处于非饱和状态，也就是其固体颗粒之间的孔隙不完全被液体填充，特别是对于非饱和土的渗透特性经常通过三轴仪进行分析测定。

目前，所使用的非饱和土三轴仪在加载气压时，通过单通道的试样帽向试样顶端加载气压，进而对试样排水。但是，单通道的试样帽不能均匀的向试样加载气压，在这样的情况下，会使得试样排水不均匀，所得实验数据不准确。

因此，研究出一种气压加载均匀，排水充分，且测得的实验数据准确的装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种气压加载均匀，数据测量准确的消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置，包括：压力室、压力杆、试样、试样帽顶盖、试样帽底座、陶土板底座；

所述试样、试样帽顶盖、试样帽底座、陶土板底座均置于所述压力室的内部；

所述试样帽顶盖的底部设有第一凹槽，所述试样帽顶盖置于所述试样帽底座的顶部，且所述试样帽顶盖与所述试样帽底座连接处的中部留有中空通道，所述试样帽底座的表面均匀开设多个透气孔，所述透气孔与所述中空通道相连通；所述试样帽顶盖上连接进气管，所述进气管的一端与所述中空通道相连通，另一端延伸至所述压力室的外部；

所述陶土板底座置于所述压力室的底部，所述试样置于所述试样帽底座与所述陶土板底座之间，所述试样、试样帽顶盖、试样帽底座、陶土板底座的外侧包裹有橡胶膜；

所述压力室的底部设有孔隙水通道，所述孔隙水通道与所述陶土板底座的底部相连通；

所述压力杆穿过所述压力室的顶部，置于所述试样帽顶盖的上方。

采用上述技术方案的有益效果是，本发明中在试样帽顶盖、试样帽底座之间留有中空通道，从进气管内通入的气体先进入到中空通道内，中空通道内的气体均匀的通过透气孔，加载在试样的顶部，中空通道和透气孔的设置，可以保证气体在试样的顶部分布均匀，进而使得气压均匀的加载在试样的顶部，保证试样进行充分排水，保证实验数据的准确性。

优选的，所述压力室包括：压力室顶盖、压力室侧壁、压力室底座；所述压力室侧壁置于所述压力室顶盖和所述压力室底座之间，所述压力室顶盖与所述压力室底座通过长固定螺丝相连接；所述孔隙水通道置于所述压力室底座的内部，且与所述压力室底座的内部相连通。孔隙水通道可以将陶土底板底部的水引出。

优选的，所述压力室顶盖上设有排气孔，所述排气孔内设有密封螺丝。压力室内会注入无气水，排气孔可以在注水的过程中将压力室内的空气排净。

优选的，所述压力室底座上设有气体通道，所述进气管与所述气体通道相连通。可以通过进气通道向进气管内通入空气。

优选的，所述压力室底座上设有围压水通道，所述围压水通道与所述压力室内部相连通。围压水通道可以向压力室内注入无气水。

优选的，所述试样帽顶盖的顶部设有与所述压力杆底部形状相适配的第二凹槽。可以使压力杆准确的压动试样帽顶盖，对试样进行压动。

优选的，所述密封螺丝与所述压力室顶盖、所述压力杆与所述压力室顶盖、所述压力室侧壁与所述压力室底座、所述试样帽顶盖与所述试样帽底座的连接处均设有密封圈。密封圈的设置使压力室的密封效果更好，使压力室的内部与外部相隔绝。

优选的，所述压力室侧壁选用亚克力有机玻璃。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置，其有益效果为：

(1)本发明中通过在试样帽顶盖和试样帽底座之间设置中空通道，使进入到中空通道内的气体分布均匀，气体可以均匀的加载到试样的顶部，确保试样充分排水；

(2)密封圈的设置可以将压力室内部与外界进行隔离，增加装置试验数据的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的装置的一个视角的结构示意图；

图2附图为本发明提供的装置的另一个视角的结构示意图；

图3附图为本发明提供的试样帽顶盖和试样帽底座的结构示意图；

图4附图为本发明提供的试样帽顶盖的俯视图；

图5附图为本发明提供的试样帽底座的俯视图。

其中，图中，

1-压力杆

2-压力室；

21-孔隙水通道；

22-压力室顶盖；

221-排气孔；

23-压力室侧壁；

24-压力室底座；

241-气体通道；242-围压水通道；

3-试样；

4-试样帽顶盖；

41-第二凹槽；

5-试样帽底座；

51-透气孔；

6-陶土板底座；7-中空通道；8-进气管；9-橡胶膜；10-长固定螺丝；11-密封螺丝；12-密封圈；13-短固定螺丝。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-5所示，本发明实施例公开了一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置，包括：压力室2、压力杆1、试样3、试样帽顶盖4、试样帽底座5、陶土板底座6；试样3、试样帽顶盖4、试样帽底座5、陶土板底座6均置于压力室2的内部；试样帽顶盖4的底部设有第一凹槽，试样帽顶盖4置于试样帽底座5的顶部，且试样帽顶盖4与试样帽底座5连接处的中部留有中空通道7，试样帽底座5的表面均匀开设多个透气孔51，透气孔51与中空通道7相连通；试样帽顶盖4上连接进气管8，进气管8的一端与中空通道7相连通，另一端延伸至压力室2的外部；陶土板底座6置于压力室2的底部，试样3置于试样帽底座5与陶土板底座6之间，试样3、试样帽顶盖4、试样帽底座5、陶土板底座6的外侧包裹有橡胶膜9；压力室2的底部设有孔隙水通道21，孔隙水通道21与陶土板底座6的底部相连通；压力杆1穿过压力室2的顶部，置于试样帽顶盖4的上方。如图1-3所示，试样帽顶盖4、试样帽底座5通过短固定螺丝13固定，试样帽顶盖4上设有进气管8进入的通道，中空通道呈圆形。橡胶膜9外侧是无气水，外侧的无气水提供围压对试样3d形状有一定的限制，橡胶膜9的作用在于隔绝无气水，使无气水不与试样3接触，试样帽底座5下压试样3时，在围压与气压相互作用下使试样3充分排水，在对试样3进行剪切破坏且剪切过程中围压、气压的大小保持不变。

为了进一步地优化上述技术方案，压力室2包括：压力室顶盖22、压力室侧壁23、压力室底座24；压力室侧壁23置于压力室顶盖22和压力室底座24之间，压力室顶盖22与压力室底座24通过长固定螺丝10相连接；孔隙水通道21置于压力室底座24的内部，且与压力室底座24的内部相连通。压力室顶盖22的边缘与压力室底座24的边缘通过多个长固定螺丝10相连接。

为了进一步地优化上述技术方案，压力室顶盖22上设有排气孔221，排气孔221内设有密封螺丝11。排气孔221便于将压力室2内的气体排出，使压力室2内营造一个无空气的环境。

为了进一步地优化上述技术方案，压力室底座24上设有气体通道241，进气管8与气体通道241相连通。进气管8进入到压力室2和试样帽顶盖4内，向试样3的上方加载气压。

为了进一步地优化上述技术方案，压力室底座24上设有围压水通道242，围压水通道242与压力室2内部相连通。通过围压水通道242向压力室2内注入无气水，用无气水充满整个压力室2。

为了进一步地优化上述技术方案，试样帽顶盖4的顶部设有与压力杆1底部形状相适配的第二凹槽41。

为了进一步地优化上述技术方案，密封螺丝11与压力室顶盖22、压力杆1与压力室顶盖22、压力室侧壁23与压力室底座24、试样帽顶盖4与试样帽底座5的连接处均设有密封圈12。

为了进一步地优化上述技术方案，压力室侧壁23选用亚克力有机玻璃。

工作原理：

先通过围压水通道242向压力室内2充满无气水，进水过程中通过打开密封螺丝11使压力室2内的气体排出，待无气水溢出时拧紧密封螺丝11密封压力室2。然后，通过围压水通道242向压力室2内的无气水施加压力进而对试样3施加围压，通过气体通道241、进气管8加气压，气体通过中空通道7和透气孔51加载在试样3顶端；围压与气压相互作用使试样3排水，试样3排出的孔隙水通过陶土板底座6与孔隙水通道21排出，待排水稳定后，通过压力杆1下压试样帽顶盖4向试样3施加轴向压力，对试样3进行剪切破坏，气压通过中空通道7和透气孔51均匀的加载在试样3顶端，消除了气压加载不均匀造成试样3排水不充分对剪切过程的影响。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置，其特征在于，包括：压力室(2)、压力杆(1)、试样(3)、试样帽顶盖(4)、试样帽底座(5)、陶土板底座(6)；

所述试样(3)、试样帽顶盖(4)、试样帽底座(5)、陶土板底座(6)均置于所述压力室(2)的内部；

所述试样帽顶盖(4)的底部设有第一凹槽，所述试样帽顶盖(4)置于所述试样帽底座(5)的顶部，且所述试样帽顶盖(4)与所述试样帽底座(5)连接处的中部留有中空通道(7)，所述试样帽底座(5)的表面均匀开设多个透气孔(51)，所述透气孔(51)与所述中空通道(7)相连通；所述试样帽顶盖(4)上连接进气管(8)，所述进气管(8)的一端与所述中空通道(7)相连通，另一端延伸至所述压力室(2)的外部；

所述陶土板底座(6)置于所述压力室(2)的底部，所述试样(3)置于所述试样帽底座(5)与所述陶土板底座(6)之间，所述试样(3)、试样帽顶盖(4)、试样帽底座(5)、陶土板底座(6)的外侧包裹有橡胶膜(9)；

所述压力室(2)的底部设有孔隙水通道(21)，所述孔隙水通道(21)与所述陶土板底座(6)的底部相连通；

所述压力杆(1)穿过所述压力室(2)的顶部，置于所述试样帽顶盖(4)的上方。

2.根据权利要求1所述的一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置，其特征在于，所述压力室(2)包括：压力室顶盖(22)、压力室侧壁(23)、压力室底座(24)；

所述压力室侧壁(23)置于所述压力室顶盖(22)和所述压力室底座(24)之间，所述压力室顶盖(22)与所述压力室底座(24)通过长固定螺丝(10)相连接；所述孔隙水通道(21)置于所述压力室底座(24)的内部，且与所述压力室底座(24)的内部相连通。

3.根据权利要求2所述的一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置，其特征在于，所述压力室顶盖(22)上设有排气孔(221)，所述排气孔(221)内设有密封螺丝(11)。

4.根据权利要求2或3所述的一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置，其特征在于，所述压力室底座(24)上设有气体通道(241)，所述进气管(8)与所述气体通道(241)相连通。

5.根据权利要求4所述的一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置，其特征在于，所述压力室底座(24)上设有围压水通道(242)，所述围压水通道(242)与所述压力室(2)内部相连通。

6.根据权利要求1-3或5任一项所述的一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置，其特征在于，所述试样帽顶盖(4)的顶部设有与所述压力杆(1)底部形状相适配的第二凹槽(41)。

7.根据权利要求3所述的一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置，其特征在于，所述密封螺丝(11)与所述压力室顶盖(22)、所述压力杆(1)与所述压力室顶盖(22)、所述压力室侧壁(23)与所述压力室底座(24)、所述试样帽顶盖(4)与所述试样帽底座(5)的连接处均设有密封圈(12)。

8.根据权利要求2或3所述的一种消除气压加载不均匀造成排水不均匀的装置，其特征在于，所述压力室侧壁(23)选用亚克力有机玻璃。

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