控制吸力條件下的單軸強度試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種控制吸力條件下的單軸強度試驗裝置，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；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力環(huán)，并安裝一個測定應力環(huán)形變的位移傳感器；所述應力環(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。本實用新型基于滲析技術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度試驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及工程檢驗設備【技術領域】，尤其是一種控制吸力條件下的單軸強度試驗裝置。
【背景技術】
[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特性的研究。相對飽和土力學而言，非飽和土力學的研究相對比較緩慢，其中一個重要因素是當前試驗技術和設備不夠完善。因此改進和設計新的非飽和土試驗儀器設備，是對促進非飽和土力學測試的必要的、不可或缺的前提。
[0003]根據(jù)目前已有文獻資料，關于非飽和土強度測試中的吸力控制主要通過軸平移技術借助陶土板來控制，一方面由于陶土板控制吸力測量的關鍵在于試樣與陶土板的接觸緊密程度，且陶土板厚度較大，故這種實驗方法在吸力平衡過程歷時很長，使得對試驗環(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現(xiàn)，高壓下設備的安全性和氣體擴散問題等均對試驗的操作和精度有重大影響，還有就是當土的飽和度較高時，氣相成為非連續(xù)的氣泡狀態(tài)，軸平移技術的實用性將受到限制。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種控制吸力條件下的單軸強度試驗裝置，結(jié)構簡單，吸力值通過溶液濃度測定控制也非常簡便。
[0005]為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型提供以下技術方案:一種控制吸力條件下的單軸強度試驗裝置，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；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力環(huán)，并安裝一個測定應力環(huán)形變的位移傳感器；所述應力環(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]進一步地，所述凸臺的直徑大于試樣的直徑。
[0008]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:基于滲析技術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度測試實驗方向進行深入研究，為未來其應用奠定基礎。該試驗設備的研究，能夠為非飽和土力學中強度的測試提供一個新的方向，具有重要的科學意義。
【專利附圖】

【附圖說明】[0009]圖1為本實用新型的結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應對本實用新型的保護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度試驗裝置，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力環(huán)5，并安裝一個測定應力環(huán)5形變的位移傳感器6 ;應力環(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度試驗裝置，由于所采用的半透膜厚度遠小于陶土板，因而達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，且試驗設備簡單，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溶液倒入有機玻璃容器，確保能夠淹沒試樣，開啟微型攪拌機以保證PEG溶液濃度穩(wěn)定。將試驗試樣裝入半透膜密封并進行稱重(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并記錄相關試驗數(shù)據(jù)。卸下試驗各裝置，試驗結(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情況。
[0014]本試驗裝置基于滲析法的基礎上進行非飽和土力學強度特性試驗，與目前采用陶土板控制吸力的試驗相比較可以大大縮短吸力平衡的試驗歷時，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，實驗設備簡單輕便，吸力值通過溶液濃度測定控制也非常方便，同時可以及時準確跟蹤試樣中含水率和軸向高位移變化等信息。
【權利要求】
1.一種控制吸力條件下的單軸強度試驗裝置，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；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力環(huán)，并安裝一個測定應力環(huán)形變的位移傳感器；所述應力環(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.如權利要求1所述控制吸力條件下的單軸強度試驗裝置，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.如權利要求2所述控制吸力條件下的單軸強度試驗裝置，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, 中鐵二十一局集團有限公司