濾紙法測土吸力的試驗裝置的製作方法

2023-06-04 15:25:46 3

專利名稱：濾紙法測土吸力的試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種土木工程土工試驗領域的一種用濾紙法測非飽和土吸力的試驗
直O
背景技術：
土材料是由固相、液相和氣相三種相體的組合，土材料的固體顆粒之間形成土骨 架的孔隙，在這些孔隙中含有液體和氣體。當土骨架的孔隙全部被水佔滿時，這種土稱為飽 和土 ；當土的孔隙中存在氣體時，則此土稱為非飽和土 ；非飽和土包括兩相系和三相系，如 當土骨架的孔隙僅含空氣時，就成為幹土；當土的孔隙中兼含空氣和水，此時的土體屬三相 系，稱為溼土。土的飽和度即定義為土中水的體積與孔隙體積的比值，即水充填土中孔隙的 程度。非飽和土的物理力學性質在土工領域具有重要的現實意義。但目前由於量測手段和 理論水平的局限，通常把土當作固相和液相的二相材料來處理，而實際工程中的土材料往 往以非飽和狀態存在，因而這也就大大增加了對土材料性質研究的誤差。吸力是研究非飽 和土工程性質的一項重要參數，吸力的變化直接影響著非飽和土的滲透係數、抗剪強度和 變形特性，目前在實驗室測量吸力的方法主要有濾紙法、熱電偶乾濕計法、張力計法、熱傳 導傳感器法等。現有的一些儀器如張力計、熱偶溼度計等，不是設備比較複雜、耗時長，就是 對實驗環境要求高，而且量測範圍有一定的限制，從而限制了吸力在解決非飽和土工程實 際問題中的應用。濾紙法是一種既簡單又有效的方法，是建立在濾紙含水量與土中的水分可以在相 同吸力條件下不出現水分遷移而達到平衡的理論基礎上，根據濾紙的吸力-含水量率定關 系曲線，推算出土的吸力。濾紙可視為一個傳感器，將濾紙與土樣直接貼放在一起，水分 會在土樣和濾紙間遷移，直到平衡為止，從而推算出土的基質吸力；同樣，把濾紙放置在土 樣上方，而不與土樣直接接觸，二者也會通過水蒸氣的遷移達到平衡，從而推算出土的總吸 力。濾紙的率定是通過建立濾紙的含水率與吸力之間的關係來確定的。一方法是利用已知 滲透吸力的鹽溶液與濾紙達到平衡時的含水率來加以建立；另一種方法則是藉助壓力板吸 力儀、密封的容器和高精度天平等設備來確定的。濾紙法作為一種間接的吸力測量方法，其 精度必定要受到多種因素的影響濾紙率定時環境水汽的變化、濾紙與土樣接觸程度的好 壞、濾紙的穩定性、濾紙的擺放方式等。此外，量測過程中由於技術要求高而產生的人為誤 差也限制了它的應用。

發明內容
本發明的目的是提供一種濾紙法測土吸力的試驗裝置，可以方便測定土的總吸力 或基質吸力，具有較好的測試精度，裝置構造簡單，操作方便，易於掌握，且測量吸力時濾紙 的穩定性好。為達到上述發明目的，解決其技術問題，本發明採用以下技術方案一種濾紙法測土吸力的試驗裝置，包括裝置底座、裝置上蓋、玻璃套筒和隔片，玻
3璃套筒的上下端分別與裝置底座和裝置上蓋相匹配，並且它們之間的連接處都墊有一層橡 皮圈。裝置底座的上表面和裝置上蓋的下表面均有套筒槽，與玻璃套筒相插配，橡皮圈分別 嵌入套筒槽中。橡皮圈可以防止裝置密封后裝置內的氣體與外界發生交流以及測量濾紙吸 力_含水量率定關係曲線的試驗中，防止飽和鹽溶液的外漏。玻璃套筒的外圍設置帶有螺紋的拉杆，拉杆穿過裝置上蓋的通孔，拉杆的螺紋和 裝置底座上表面的帶有內螺紋的沉孔相配合。在濾紙法測土的吸力的試驗中，最重要的就是要保證土樣與濾紙的緊密接觸，以 及在測量濾紙的吸力-含水量率定關係曲線的試驗中，保證濾紙的穩定性，本發明用幾塊 網格狀的隔片以及螺帽可以充分實現這一點。本發明不僅可以做濾紙法測量土樣吸力，而 且可以做用飽和鹽溶液率定濾紙的吸力_含水量率定關係曲線。本發明的裝置底座的試驗平臺上有帶螺紋的固定杆，隔片是網狀型的，隔片的外 緣設有與固定杆的位置相匹配的通孔，每個固定杆分別與兩個螺母相配合，螺母分別固定 於裝置隔片上下兩側。本發明中裝置底座和裝置上蓋的厚度均為20mm士 1mm，並且均有一個套筒槽，深度 為6mm士0. 5mm,與玻璃套筒相匹配。本發明中玻璃套管的高度為92mm士5mm，內徑為IOOmm士5mm，厚度為5mm士0. 5mm。本發明中裝置底座的試驗平臺上最好設有三個帶螺紋的固定杆，其直徑為 5mm士 1mm，用於固定隔片的位置，從而固定土樣以及濾紙的位置。隔片是網狀型的，最外圍 有三個孔洞，內孔徑為6mm士 1mm，三孔洞的位置與三固定杆的位置相匹配，隔片的厚度為 3mm士 0. 5mmο本發明中整個裝置外圍最好設有三個拉杆，直徑為5mm士 1mm，使整個裝置密封緊
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Γ t [ O本發明中的裝置上蓋靠近套筒槽有一個輸液孔，輸液孔帶有內螺紋，與螺栓形成 配合。輸液孔的內孔徑為8mm士5mm。在測量濾紙吸力-含水量率定關係曲線的試驗中，可 以通過輸液孔導入橡皮管，向裝置內注入飽和鹽溶液。本發明與現有技術相比，具有如下顯而易見的實質性特點和優點本濾紙法測土吸力的試驗裝置可以做濾紙法測量土吸力的試驗和飽和鹽溶液率 定濾紙吸力-含水量率定關係曲線的試驗兩種試驗。本發明用幾塊網格狀的隔片將土樣和 濾紙隔離並固定，可以將濾紙與土樣緊密接觸和濾紙更加穩定，從而得出更加準確的實驗 結果。本發明的玻璃套筒與裝置底座和裝置上蓋之間墊有一層橡皮圈，並且裝置外圍有三 個拉杆相固定，因而可以更加緊密地密封實驗裝置，防止試驗裝置內與外界發生水汽交流， 這樣可以排除外界因素對吸力測量的影響，提高試驗的準確度。另外，本發明還具有構造簡 單，操作方便，易於掌握的優點。


圖1是本發明用於濾紙法測土吸力試驗的裝置結構示意圖。圖2是本發明用於飽和鹽溶液率定濾紙吸力-含水量率定關係曲線試驗裝置結構 示意圖。圖3是沿圖1中A-A線的剖視圖。
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圖4是濾紙法測土吸力試驗裝置的內部結構圖。圖5是本發明用於飽和鹽溶液率定濾紙吸力_含水量率定關係曲線試驗裝置內部 結構圖。圖6是裝好試樣的試驗裝置圖。圖7是本發明裝置底座的結構圖。圖8是本發明裝置上蓋的結構圖。圖9是本發明濾紙法測吸力試驗裝置的隔片的構造圖。
具體實施例方式本發明的一個優選的實施例結合附圖詳述如下參見圖1 6，本發明濾紙法測土 吸力試驗裝置包括裝置底座3、裝置上蓋1、玻璃套筒2和隔片9，玻璃套筒2的上下端分別 與裝置底座3和裝置上蓋1相匹配，並且它們之間的連接處都墊有一層橡皮圈15。裝置底 座3的上表面和裝置上蓋1的下表面均有套筒槽6，與玻璃套筒2相匹配，橡皮圈15分別嵌 入套筒槽6中。本發明的外圍設置帶有螺紋的拉杆8，拉杆8穿過裝置上蓋1的通孔16，拉 杆8的螺紋和裝置底座3上表面的帶有內螺紋的沉孔7相配合。參見圖7 9，本發明的裝置底座3的試驗平臺10上有帶螺紋的固定杆5，隔片9 是網狀型的，隔片9的外緣設有與固定杆5的位置相匹配的通孔，每個固定杆5分別與兩個 螺母11相配合，螺母11分別固定於裝置隔片9上下兩側。裝置上蓋1靠近套筒槽6有一 個輸液孔4，輸液孔4帶有內螺紋，與螺栓形成配合。裝置底座3和裝置上蓋1的厚度均為20mm士 Imm ；玻璃套筒2的高度為92mm士 5mm， 內徑為IOOmm士5_，厚度為5mm士0. 5mm ；套筒槽6的深度為6mm士0. 5mm ；輸液孔4的內孔 徑為 8mm士 5mm。本發明的拉杆8、裝置上蓋1的通孔16、裝置底座3上表面的內螺紋沉孔7最好各 設有三個，拉杆的直徑為5mm士 1mm。本發明的固定杆5、隔片9的外緣設有的通孔都最好為三個，隔片9的外緣設有的 通孔內徑為6mm士 ，隔片(9)的厚度為3mm士0. 5_。本發明用於濾紙法測土吸力的試驗，結合

如下本發明裝置適於測量直徑61. SmmX高20mm的土樣吸力，具體裝樣過程如下1)在裝置底座3的實驗平臺10的正中央放上三片濾紙14 ；2)將試驗土樣12平放在三片濾紙14的正上方；3)將三塊隔片9和兩片濾紙14，依次按照隔片-濾紙-隔片-濾紙-隔片的順序 放在土樣12的正上方，三塊隔片9必須要套進固定杆5上，然後用螺帽11將其擰緊；4)把與套筒相匹配的橡皮圈15放入套筒槽6中，然後把玻璃套筒2插入套筒槽6 中；5)再取一條橡皮圈15放在玻璃套筒2的上面，然後安裝上蓋1 ；6)用螺栓把輸液孔4堵死；7)將三個帶有螺紋的拉杆8穿過裝置上蓋1的通孔16，插入裝置底座3上表面的 帶有內螺紋的沉孔7中，並將其擰緊。本發明用於飽和鹽溶液率定濾紙吸力-含水量率定關係曲線試驗結合

5如下具體裝樣過程如下1)把六個螺帽11分別擰至固定杆5的相對應的同一高度上；2)取兩塊隔片9和一片濾紙14按照隔片-濾紙-隔片的順序套進固定杆5上，然 後用螺帽11將其擰緊；3)把與套筒相匹配的橡皮圈15放入套筒槽6中，然後把玻璃套筒2插入套筒槽6 中；4)再取一條橡皮圈15放在玻璃套筒2的上面，然後安裝上蓋1 ；5)將三個帶有螺紋的拉杆8穿過裝置上蓋1的通孔16，插入裝置底座3上表面的 帶有內螺紋的沉孔7中，並將其擰緊。6)在輸液孔4中插入一個橡皮管，向試驗裝置內注入一定量的飽和鹽溶液13 ；7)撥出橡皮管，用螺栓把輸液孔4堵死；8)插入三個帶有螺紋的拉杆8，並將其擰緊。
權利要求
一種濾紙法測土吸力的試驗裝置，包括裝置底座(3)、裝置上蓋(1)、玻璃套筒(2)和隔片(9)，其特徵在於，所述玻璃套筒(2)的上下端分別與所述裝置底座(3)和裝置上蓋(1)相匹配，並且它們之間的連接處都墊有一層橡皮圈(15)；所述裝置底座(3)的處於玻璃套筒(2)內的試驗平臺(10)上有帶螺紋的豎直固定杆(5)，所述隔片(9)是網狀型的，隔片(9)的外緣設有與固定杆(5)的位置相匹配的通孔，所述每個固定杆(5)分別與兩個螺母(11)相配合，所述螺母(11)分別固定於裝置隔片(9)上下兩側。
2.根據權利要求1所述的濾紙法測土吸力的試驗裝置，其特徵在於，所述裝置底座(3) 的上表面和裝置上蓋(1)的下表面均有套筒槽(6)，該套筒槽(6)與玻璃套筒(2)相插配； 所述橡皮圈(15)分別嵌入套筒槽(6)中。
3.根據權利要求1或2所述的濾紙法測土吸力的試驗裝置，其特徵在於，所述玻璃套 筒(2)的外圍設置帶有螺紋的拉杆(8)，拉杆(8)穿過所述裝置上蓋(1)的通孔(16)，拉杆 (8)的螺紋和所述裝置底座(3)上表面的帶有內螺紋的沉孔(7)相旋合。
4.根據權利要求1或2所述的濾紙法測土吸力的試驗裝置，其特徵在於，所述裝置上 蓋(1)靠近套筒槽(6)內側有一個輸液孔(4)，該輸液孔(4)帶有內螺紋，與一個螺栓形成 配合。
5.根據權利要求1或2所述的濾紙法測土吸力的試驗裝置，其特徵在於，所述裝置底座 (3)和裝置上蓋(1)的厚度均為20mm士 1mm。
6.根據權利要求1或2所述的濾紙法測土吸力的試驗裝置，其特徵在於，所述玻璃套筒 (2)的高度為 92mm士5mm，內徑為 IOOmm士5mm，厚度為 5mm士0. 5mm。
7.根據權利要求2所述的濾紙法測土吸力的試驗裝置，其特徵在於，所述套筒槽(6)的 深度為 6mm士0. 5mm。
8.根據權利要求3所述的濾紙法測土吸力的試驗裝置，其特徵在於，所述拉杆(8)、裝 置上蓋(1)的通孔(16)、裝置底座(3)上表面的內螺紋沉孔(7)各有三個，拉杆的直徑為 5mm士Imm0
9.根據權利要求1所述的濾紙法測土吸力的試驗裝置，其特徵在於，所述隔片(9)的外 緣設有的通孔為三個，該通孔內徑為6mm士 1mm，所述隔片(9)的厚度為3mm士0. 5mm。
10.根據權利要求4所述的濾紙法測土吸力的試驗裝置，其特徵在於，所述輸液孔(4) 的內孔徑為8mm士 5mm。
全文摘要
本發明公開了一種用於濾紙法測土吸力的試驗裝置，該裝置不僅可以做用濾紙法測土樣吸力的試驗而且可以作用飽和鹽溶液率定吸力-含水量率定關係曲線的試驗。其包括裝置底座、裝置上蓋、玻璃套筒和隔片，玻璃套筒的上下端分別與裝置底座和裝置上蓋相匹配，並且它們之間的連接處都墊有一層橡皮圈。裝置底座的上表面和裝置上蓋的下表面均有套筒槽，與玻璃套筒相匹配，橡皮圈分別嵌入套筒槽中。橡皮圈可以防止裝置密封后裝置內的氣體與外界發生交流以及測量濾紙吸力-含水量率定關係曲線的試驗中，防止飽和鹽溶液的外漏。本發明可以方便測定土中的總吸力或基質吸力，具有較好的測試精度，裝置構造簡單，操作方便，易於掌握，且測量吸力時濾紙的穩定性好。
文檔編號G01N13/00GK101915717SQ201010227659
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月15日 優先權日2010年7月15日
發明者吳波, 孫德安, 孟德林, 陳瑤瑤, 陳立文 申請人:上海大學