多级式温控非饱和蠕变仪制造技术

本发明专利技术属于岩土工程试验研究领域，公开了一种多级式温控非饱和蠕变仪，该蠕变仪包括压力室（1）、吸力控制装置（2）、温度控制箱（3）、压力传递装置（4）、加载装置（5）和量测装置（6）；压力室（1）固设于温度控制箱（3）内；吸力控制装置（2）置于温度控制箱（3）外，温度控制箱（3）置于加载装置（5）下端刚性平台上，压力传递装置（4）置于各压力室（1）之间，加载装置（5）置于温度控制箱（3）外，量测装置（6）顶端固设于轴向传力杆（19）上，底端置于压力室（1）下平板上。本发明专利技术实现了一台蠕变仪同时进行四个蠕变试验，大大缩短了非饱和蠕变试验时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及岩土工程试验研究領域，具体涉及ー种土工试验仪器，特别涉及ー种多级式温控非饱和蠕变仪。
技术介绍
非饱和土力学的发展对传统土工试验仪器提出了更高、更精密的要求。现有非饱和土工试验仪主要通过对传统土工试验仪器的改装而成，如非饱和固结仪、非饱和直剪仪和非饱和三轴仪等。考虑到蠕变试验的加载特点，饱和土的ー维蠕变试验一般在传统固结仪上完成。因此，非饱和土的蠕变试验亦可采用非饱和固结仪完成。根据陈正汉等(2004)，国内现有非饱和固结仪主要包括以下几个部件台架、试样盒、气压室、加载系统、排水系统、变形量测系统、孔压与荷载量测系统等。该仪器部件多，操作较复杂，且试验过程中竖向压カ和吸カ的控制范围有限；此外，仪器未设置温度控制装置，不能进行温控条件下的蠕变试验。因此，对于需要在温度控制条件下进行高固结压力、高吸力的蠕变试验来说，则无能为力。例如，为模拟高放废物深地质处置库中的缓冲/回填材料——高压实膨润土在处置库环境中的长期热-水-カ耦合特性，需要开展温控条件下，高压和高吸力情况下的蠕变试验，采用现有非饱和固结仪则无法进行研究。更为重要的是，对于非饱和蠕变试验而言，由于吸カ平衡和蠕变均需要较长时间，因此试验周期非常漫长。而传统固结仪一台仪器一次只能开展ー个蠕变试验，这势必会增加整个蠕变试验的周期，降低试验效率和増大试验成本，严重制约了非饱和蠕变理论的发展。为此，设计一种同时可以进行多个蠕变试验的多级式温控高压蠕变仪对于非饱和土力学的发展和完善具有重要意义。(陈正汉，扈胜霞，孙树芳等.非饱和土固结仪和直剪仪的研制及应用.岩土工程学报，2004，26(2):161-162.)
技术实现思路
针对现有技术中蠕变试验竖向压力和吸カ控制范围有限，不能控温及试验周期长等缺陷，本专利技术的目的是提供一种多级式温控非饱和蠕变仪，用于对温控条件下，高吸力和高蠕变压カ情况下的岩土材料一维蠕变特性进行试验研究。本专利技术的技术方案如下本专利技术提供了一种多级式温控非饱和蠕变仪，该蠕变仪包括压カ室、吸力控制装置、温度控制箱、压カ传递装置、加载装置和量测装置；压力室固设于温度控制箱内；吸力控制装置置于温度控制箱外，温度控制箱置于加载装置下端刚性平台上，压カ传递装置置于各压力室之间，加载装置置于温度控制箱外，量测装置顶端固设于轴向传カ杆上，底端置于压カ室下平板上。所述的压力室包括底座、螺栓、试样环、钢罩、密封圈、上透水石、下透水石、活塞、顶盖、导管和轴向传カ杆；底座通过螺栓与顶盖相连；螺栓固设于底座和顶盖之间；试样环位于底座上，钢罩底部罩在试样环上用于固定试样环和活塞，钢罩顶部设有环形密封槽，密封圈放置于环形密封槽内，用来密封钢罩与顶盖的缝隙；试样、上透水石和活塞位于试样环内，下透水石位于环形排水槽上及试样的底端，上透水石位于试样的上端；活塞置于上透水石上方；活塞设有贯穿孔，侧壁设有密封圈以密封其与试样环之间的缝隙；顶盖置于钢罩上，通过螺栓与底座固定；顶盖中间设有大孔供轴向传力杆穿过，顶盖中间对称设有两个贯穿小孔供导管贯穿；导管一端与活塞的贯穿孔连通，另一端通过顶盖两端设置的贯穿孔并与吸カ控制装置连接；轴向传カ杆穿过顶盖中间大孔与活塞连接。所述的底座侧壁分别设有底座侧壁进气孔和底座侧壁出气孔，用于连接吸カ控制装置，底座顶部中间设有环形密封槽和环形排水槽；环形密封槽设于环形排水槽外部，环形排水槽底部边缘处设环形排水槽进气孔，底部中央设环形排水槽出气孔，分别与底座侧壁进气孔和底座侧壁出气孔连通，环形排水槽顶部放置下透水石，环形密封槽放置密封圈以实现底座与钢罩之间的密封；螺栓孔设于环形密封槽外部，四个螺栓孔均匀分布于底座的外侧，螺栓穿过螺栓孔连接底座和顶盖。所述的吸カ控制装置包括气体循环泵、饱和盐溶液瓶和过滤装置，气体循环泵排气端通过导管连接饱和盐溶液瓶的进气端，饱和盐溶液瓶的出气端与过滤装置的进气端相连，过滤装置的出气端与压カ室一侧的导管和底座侧壁进气孔相连，压カ室另ー侧的导管和底座侧壁出气孔与气体循环泵的吸气端连接。所述的温度控制箱包括保温箱、通线孔、循环风扇、基座和下压板；通线孔固设于保温箱侧壁底端侧壁，循环风扇位于保温箱底部边缘位置，基座位于保温箱底部，下压板位于保温箱下方，基座穿过保温箱底部与下压板连接。所述的压カ传递装置包括竖直圆柱、滚珠导套和平衡板；竖直圆柱位于基座上，竖直圆柱有三个，竖直放置，呈三角分布，滚珠导套位于竖直圆柱上与竖直圆柱活动连接，平衡板设有多层，位于三根竖直圆柱之间，通过滚珠导套与竖直圆柱连接。所述的加载装置包括动横梁、上压头、立柱和工作台；工作台位于下压板下方，温度控制箱位于加载装置的底部，立柱位于工作台上，底部与工作台连接，动横梁位于立柱上与立柱活动连接，上压头位于动横梁上，顶部与动横梁连接，底部穿过保温箱与最上层的轴向传カ杆连接。所述的量测装置包括金属导杆和数显千分表；金属导杆和数显千分表以螺栓连接，金属导杆和轴向传カ杆以螺栓连接。所述的压力室外径为150mm,高度为150mm。本专利技术同现有技术相比，具有以下优点和有益效果I、本专利技术实现了 20-100°C范围内的温度循环控制。2、本专利技术实现了最大竖向固结压カ为150kN的高压控制。3、本专利技术实现了吸カ变化范围为0_309MPa的吸カ控制。4、本专利技术实现了一台蠕变仪同时进行四个蠕变试验，大大缩短了非饱和蠕变试验时间。5、本专利技术四台蠕变仪采用相同的加载控制系统，减小了仪器开发生产成本。 6、本专利技术实现了蠕变变形数字化自动采集。附图说明图I为本专利技术的多级式温控非饱和蠕变仪的结构示意图。图2为本专利技术的多级式温控非饱和蠕变仪中压カ室的结构示意图。图3为本专利技术的多级式温控非饱和蠕变仪中底座的结构示意图。图4为本专利技术的多级式温控非饱和蠕变仪中吸カ控制装置的结构示意图。图5为本专利技术的多级式温控非饱和蠕变仪中加载装置、温度控制箱及压カ传递装置的结构示意图。图6为本专利技术的多级式温控非饱和蠕变仪中量测装置的结构示意图。其中1为压カ室、2为吸カ控制装置、3为温度控制箱、4为压カ传递装置、5为加载装置、6为量测装置、7为试样、10为底座、11为螺栓、12为试样环、13为钢罩、14为密封圈、151为上透水石、152为下透水石、16为活塞、17为顶盖、18为导管、19为轴向传カ杆、101为底座侧壁进气孔、102为底座侧壁出气孔、103为环形密封槽、104为环形排水槽、105为环形排水槽进气孔、106为环形排水槽出气孔、107为螺栓孔、21为气体循环泵、22为饱和盐溶液瓶、23为过滤装置、31为保温箱、32为通线孔、33为循环风扇、34为基座、35为下压板、41为竖直圆柱、42为滚珠导套、43为平衡板、51为动横梁、52为上压头、53为立柱、54为工作台、61为金属导杆、62为数显千分表。具体实施例方式以下结合附图所示实施例对本专利技术作进ー步的说明。实施例I如图I所示，图I为本专利技术的多级式温控非饱和蠕变仪的结构示意图。本专利技术的多级式温控非饱和蠕变仪包括以下几个部件压カ室I、吸カ控制装置2、温度控制箱3、压カ传递装置4、加载装置5和量测装置6 ;压力室I固设于温度控制箱3内；吸カ控制装置2置于温度控制箱3タト，温度控制箱3置于加载装置5下端刚性平台上，压カ传递装置4置于各压力室I之间，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级式温控非饱和蠕变仪，其特征在于：该蠕变仪包括压力室（1）、吸力控制装置（2）、温度控制箱（3）、压力传递装置（4）、加载装置（5）和量测装置（6）；压力室（1）固设于温度控制箱（3）内；吸力控制装置（2）置于温度控制箱（3）外，温度控制箱（3）置于加载装置（5）下端刚性平台上，压力传递装置（4）置于各压力室（1）之间，加载装置（5）置于温度控制箱（3）外，量测装置（6）顶端固设于轴向传力杆（19）上，底端置于压力室（1）下平板上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶为民，赖小玲，刘毅，宋杰，申淼，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：