一种真空搅拌与土样制备一体化智能装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种真空搅拌与土样制备一体化智能装置及方法，包括搅拌装置

【技术实现步骤摘要】
一种真空搅拌与土样制备一体化智能装置及方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程室内试验
，具体为一种智能控制固结压力的真空搅拌与土样制备一体化装置
。

技术介绍

[0002]原状土经历长期的土层沉积或地质变迁，具有显著的原位特性，如结构性
、
超固结性等，要定量描述原状土的结构性，常通过开展重塑土平行试验进行定量
、
定性分析，而重塑土相关试验研究的结果准确性必然基于良好的土样制备效果，因此如何制备高质量土样十分重要
。
[0003]常有的重塑土样制备方法有：击实法
、
击样法和压样法
。
通过击实法和击样法所得出的土样，往往因反复的动力击实存在土样上下密实度不一
、
连续性差
、
均匀性差的缺陷，不满足单元试验对试样均匀性的要求
。
通过压样法所得土样体积较小，不满足三轴试验对试样尺寸的要求
。
因此，针对黏性土，土样制备时往往先将黏性土制备成泥浆，然后通过上覆荷载静压固结成形的方法
。
而在这过程中，关键在于：
1.
如何去除泥浆中的气泡；
2.
如何精准控制上覆荷载大小；
3.
如何把握土样的固结度以判断土样是否制备完成
。
为了解决上述关键点问题，制备高质量土样为室内试验研究提供优良的试验材料，专利技术人提出了一种智能控制固结压力的真空搅拌与土样制备一体化装置
。r/>
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能控制固结压力的真空搅拌与土样制备一体化装置
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种智能控制固结压力的真空搅拌与土样制备一体化装置，其特征在于将搅拌装置和固结成样装置一体化，配合抽真空装置，实现在真空环境下完成泥浆搅拌及其运输至固结成样装置两项工作；借助智能控制系统，实时获取土样的孔隙水压力和有效应力数据，精准把控分级荷载下的土样固结度，并实现自动分级加荷，且可获取完整的土样固结沉降曲线，实现土工试验智能化
、
精细化
。
[0007]一种智能控制固结压力的真空搅拌与土样制备一体化装置的工作方法，过程：
[0008]首先，关闭搅拌装置和固结装置之间的连通阀
(14)
，将泥浆倒入搅拌装置中，盖上搅拌桶顶盖
(2)
，关闭搅拌装置进气阀
(5)
，将真空泵
(28)
与搅拌装置抽气阀
(4)
相连，打开搅拌装置抽气阀
(4)
，启动真空泵
(28)
开始抽真空，同时启动搅拌器电机
(7)
，带动搅拌器
(8)
搅拌泥浆，待泥浆搅拌均匀且没有气泡冒出，泥浆真空搅拌完成，关闭真空泵
(28)
，关闭搅拌装置抽气阀
(4)
；
[0009]然后，使用钢螺丝
(21)
将固结桶顶盖
(10)
固定在固结桶
(9)
上，关闭固结桶
(9)
上的排水阀门
(16)
；将真空泵
(28)
与固结桶顶盖
(10)
的抽气阀
(26)
相连，启动真空泵
(28)
开始抽真空，抽出固结桶
(9)
中的空气
。
待固结成样装置内部处于真空状态，打开连通阀
(14)
，
使得泥浆在真空环境下从搅拌装置流入固结成样装置
。
接着关闭连通阀
(14)
，打开进气阀门
(27)
；
[0010]最后，将固结桶顶盖
(10)
换成加荷系统
(11)
，依次在土样上方放置透水石
、
多孔排水加载板
(19)、
压力杆
(20)
，并使用钢螺丝
(25)
将加荷装置
(11)
与固结桶
(9)
连接；然后打开固结桶
(9)
下方的排水阀门
(26)
，打开气压阀门
(22)
，通过气压加载固结压力，制备土样过程中，信号处理系统
(30)
处于工作状态
。
信号处理系统
(30)
的具体工作如下：接收孔隙水压力传感器
(32)
和压力传感器
(33)
的数据信号，经过信号处理系统
(30)
的数据处理得到土样中的有效应力，判断土样在该固结应力下的固结度，若固结完成
(
判断标准：有效应力＝固结应力
)
，则智能控制气泵
(31)
增大气压，自动加载至下一级固结应力，实现自动分级加载固结；若固结未完成，则等待固结完成后执行上述操作
。
待土样固结完成，即完成土样制备，可得到固结应力明确且含气量低的土样，且可获取完整的土样固结沉降曲线
。
[0011]一种智能控制固结压力的真空搅拌与土样制备一体化装置，其特征在于：包括搅拌装置
、
固结成样装置
、
抽真空装置
、
智能控制系统；
[0012]所述搅拌装置用于搅拌泥浆；
[0013]所述固结成样装置用于制备土样；
[0014]所述抽真空装置保证泥浆在搅拌和运输过程中搅拌装置和固结成样装置内部处于真空状态；
[0015]所述智能控制系统实现智能分级加荷以分阶段固结土样
。
[0016]其中，所述搅拌装置包括搅拌桶
(1)、
搅拌桶顶盖
(2)、
连接管
(3)
；所述搅拌桶
(1)
用于搅拌泥浆，连接管
(3)
位移搅拌桶
(1)
中部，搅拌均匀的泥浆通过连接管
(3)
流入固结成样装置；所述搅拌桶顶盖
(2)
上对称安装两个气阀，一个是用于抽真空的搅拌装置抽气阀
(4)
，一个是接通大气的搅拌装置进气阀
(5)
；搅拌桶顶盖
(2)
中心为电机定位架
(6)
，电机
(7)
置于电机定位架
(6)
上；搅拌器
(8)
上部连接电机
(7)
，电机
(7)
启动后带动搅拌器
(8)
旋转以搅拌泥浆
。
[0017]其中，所述固结成样装置包括固结桶
(9)、
固结桶顶盖...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种智能控制固结压力的真空搅拌与土样制备一体化装置，其特征在于：包括搅拌装置
、
固结成样装置
、
抽真空装置
、
智能控制系统；所述搅拌装置用于搅拌泥浆，包括搅拌桶
(1)、
搅拌桶顶盖
(2)、
连接管
(3)
；所述固结成样装置用于制备土样，包括固结桶
(9)、
固结桶顶盖
(10)、
加荷系统
(11)
；所述抽真空装置保证泥浆在搅拌和运输过程中搅拌装置和固结成样装置内部处于真空状态，包括真空泵
(28)、
气管
(29)
；所述智能控制系统实现智能分级加荷以分阶段固结土样，包括信号处理系统
(30)、
气泵
(31)、
孔隙水压力传感器
(32)、
压力传感器
(33)。2.
根据权利要求1所述的用于智能控制固结压力的真空搅拌与重塑土制备一体化装置，其特征在于：所述搅拌装置用于搅拌泥浆，包括搅拌桶
(1)、
搅拌桶顶盖
(2)、
连接管
(3)
；所述搅拌桶
(1)
用于搅拌泥浆，连接管
(3)
位移搅拌桶
(1)
中部，搅拌均匀的泥浆通过连接管
(3)
流入固结成样装置；所述搅拌桶顶盖
(2)
上对称安装两个气阀，一个是用于抽真空的搅拌装置抽气阀
(4)
，一个是接通大气的搅拌装置进气阀
(5)
；搅拌桶顶盖
(2)
中心为电机定位架
(6)
，电机
(7)
置于电机定位架
(6)
上；搅拌器
(8)
上部连接电机
(7)
，电机
(7)
启动后带动搅拌器
(8)
旋转以搅拌泥浆
。3.
根据权利要求1所述的用于智能控制固结压力的真空搅拌与重塑土制备一体化装置，其特征在于：所述固结成样装置用于制备土样，包括固结桶
(9)、
固结桶顶盖
(10)、
加荷系统
(11)
；连接管
(12)
位于所述固结桶
(9)
的中上部，用于连通搅拌装置和固结成样装置，连接管
(12)
上有固定套环
(13)
和连通阀
(14)
，固定套环
(13)
用于固定搅拌装置连接管
(3)
与固结成样装置连接管
(12)
，连通阀
(14)
控制泥浆由搅拌装置流入固结桶
(9)
的通道，固结桶
(9)
的底部放置透水石
(15)
，底部侧壁上有一排水阀门
(16)
，作为土样固结的排水通道，固结桶
(9)
顶部圆环状凹槽里放置有橡胶密封圈
(17)
，以保证抽真空时固结桶
(9)
内部不与大气相通；所述加荷系统
(11)
包括顶盖
(18)、
多孔排水加载板
(19)、
压力杆
(20)、
钢螺丝
(21)、
气压阀门
(22)、
气压管
(23)
，压力杆
(20)
连接多孔排水加载板
(19)
，穿过顶盖
(18)
，顶部连接气压管
(23)
，气压通过气压管
(23)
作用于压力杆
(20)
将压力施加于多孔排水加载板
(19)
上固结土样，并可通过气压阀门
(22)
实现压力开关控制；固结桶顶盖
(10)
包括盖板
(24)、
钢螺丝
(25)、
抽气阀
(26)、
进气阀
(27)
，使用钢螺丝
(25)
将固结桶顶盖
(10)
固定在固结桶
(9)
上连接，抽气阀
(26)
和进气阀
(27)
对称布置，抽气阀
(26)
连接真空泵
(28)
，用于抽真空，进气阀
(27)
连接外部大气
。4.
根据权利要求1所述的用于智能控制固结压力的真空搅拌与重塑土制备一体化装置，其特征在于：所述抽真空装置保证泥浆在搅拌与运输过程中搅拌装置和固结成样装置内部处于真空状态，包括真空泵
(28)、
抽气管
(29)
；所述真空泵
(28)
存放于搅拌桶
(1)
下方，所述抽气管
(29)
连接真空泵
(28)
与搅拌装置抽气阀
(4)、
抽气阀
(26)
，用于抽去搅拌装置和固结成样装置中的空气
。5.
根据权利要求1所述的用于智能控制固结压力的真空搅拌与重塑土制备一体化装置，其特征在于：所述智能控制系统用于智能化精确控制制备土样过程中的荷载大小，包括信号处理系统
(30)、
气泵
(31)、
孔隙水压力传感器
(32)、
压力传感器
(33)
；
所述孔隙水压力传感器
(32)

【专利技术属性】
技术研发人员：钱建固，屠梓真，时振昊，黄达，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：