真空壓縮儀及實驗方法

2023-05-14 05:33:51

專利名稱：真空壓縮儀及實驗方法
技術領域：
本發明屬於真空壓縮法加固地基的實驗設備，它具體涉及該儀器的結構及其具體的操作方法。
實驗室內在實驗儀器上對工程中的加工對象作具體的合乎施工條件的實驗，以觀察其性能參數、變化規律的方法手段是十分重要，為直接觀測、研究計算、改進方案、乃至發展新的理論和方法創造了方便條件。在建築工程中真空予壓法加固軟基或超軟基技術成功後，在國內被大量推廣，發展很快。但軟基加固設計中的變形計算仍套用已往常規的加荷壓縮試驗參數，加荷壓縮實驗符合堆載予壓加固的受力條件，與真空予壓加固軟基的受力條件和軟基加固的機理相差很大。因此工程技術的發展就迫切需要有新的實驗手段、計算方法出現，但目前國內外在這方面仍無突破性進展。經檢索知蘇聯專利SU842127《在真空條件下處理土樣達到表面穩定時對土壤變形模量的測定》，它提供了一種取出土樣放在密封容器之中抽真空觀測計算土樣的壓縮和變形規律的室內模型試驗方法，它是取正方形大型土樣放在高度真空中進行觀察，此實驗中土樣與大氣相隔絕；它還提供一種挖一坑穴，加蓋後抽真空觀察土壤膨脹變形情況的現場實驗方法。此兩種方法都需特殊設備，準備時間長，費用大，但與真空予壓加固軟基的施工條件相差太大，所測數據對施工設計計算的指導作用距離也很大，並無實用價值。
本發明的目的在於與真空予壓加固軟基技術相結合提供一種工作環境條件相同的室內實驗設備和實驗方法，能準確觀察在真空壓力作用下土樣的變形規律、測算出準確有用的技術參數，對確定和修改方案乃至研究發展新的理論有指導意義，以填補該方面實驗設備和方法的空白。
按如上構思，本方案所提供的真空壓縮儀具體的特徵是它由實驗臺座、容器底座、環刀、透水石、活塞板、密封膜、橡膠箍筋、支架、變形傳感器、真空形成系統所構成，它的實驗臺座將真空管路接通到臺座的上表面，安裝變形傳感器的支架也固定在實驗臺座上；容器底座是一厚壁完整的圈狀物，它的下端面與實驗臺座的上表面相吻合，且外表面上有一連續的溝槽；環刀是上端帶刀口的連續完整圈狀的取土樣工具，其下端面與容器底座上的子口相配合；在環刀的上下有兩個排水介質透水石，其輪廓形狀與環刀的內表面形狀相同但尺寸略小；活塞板是一剛性板，其形狀和外表尺寸與透水石相同，外表面上有兩道溝槽，它將真空管路接通到活塞板的下表面；其密封膜是富有彈性柔韌的薄壁筒狀物，它與活塞板的外表面相配合，套過透水石、環刀、並與容器底座的外表成緊配合，用橡膠箍筋勒緊在密封膜外相對於活塞板和容器底座的溝槽處；支架上部裝有變形傳感器，傳感器的中心杆通過球頭與活塞板接觸，在球頭上部的臺階處有一加載橫梁；抽真空系統是由射流真空泵或真空泵、真空表、節門、三通接頭、聯接管所組成，抽真空系統形成的真空度通過聯接管傳到活塞板的下表面和實驗臺底座的上表面。
本方案中的容器底座、環刀、透水石及活塞板的外形均為圓形。其透水石是一種剛度好且內部有較大透水微孔的金屬顆粒的燒結構物。
本方案所提供的使用該真空壓縮儀對土樣進行真空壓縮實驗的方法的特徵是用環刀切取土樣，這土樣是不被擾動的且是充滿環刀內部的，將環刀及土樣放在容器底座的內部的透水石上，在土樣上放好透水石、活塞板，用密封膜將各部件的外表套緊，並用橡膠箍筋套緊，將變形傳感器的球頭與活塞板的上表面接觸，抽真空一次加載到位，按時間間隔讀取真空度數值及變形數據，加以處理後可得出t90滲透係數K，固結係數Cv及固結度Ut與時間t、變形St的關係和任意時間的孔隙比e，壓縮係數av。
採用本方案能體現如下的優越性①本方案所提供的真空實驗儀及實驗方法與本申請人另案提出的《真空預壓法加固軟基專用的射流真空泵》的環境和條件相一致，都是以抽真空後所造成的大氣壓差作載荷，所測定的排水固結壓縮規律及其它的技術參數真實可靠，室內的實驗分析計算與工程的應用相一致，其理論分析對工程實踐更具有指導意義；②使用本儀器對土樣的90—94KPa荷載可一次施加，不會產生軟土被擠出的現象；③本實驗方法能一次加載到位能節約大量的時間、周期短便於自動控制；④它可作單面或雙面排水的真空壓縮實驗，還可進行真空壓力與實體荷載疊加的壓縮特性實驗；⑤本壓縮儀結構簡單，其真空壓力源採用本申請人與此同時另案申請的專用射流真空泵，它是用離心泵加射流器代替了常規的真空泵，大大降低了成本且易操作，易保養維修。
圖1是本方案真空壓縮儀的結構示意圖。
下面結合


本方案的實施例。圖中的抽真空系統中的真空源為專用的射流真空泵(13)也可使用一般的真空泵，其真空度用真空表(12)表示，經節門(11)、三通和兩個真空聯接管(10)接到活塞板(4)和實驗臺座(14)上，臺座(14)上面放著容器底座(1)，其內部有透水石(3)，在容器底座上部的子口中放置環刀(2)，其內部有實驗土樣(15)，土樣上放置透水石(3)和活塞板(4)，用密封膜(5)套住各部件並用橡膠箍筋(6)勒緊，實驗臺座上固定著支架(8)，在支架上裝著變形傳感器(9)，傳感器的中心杆下端有球頭與活塞板(4)接觸，在中心杆球頭上的臺階處裝有加載橫梁(7)。
工作時用環刀取土，或從鑽取的土樣中截出，各部件放好並作好密封處理，變形傳感器可以是電容式、電感式或電阻式的傳感器，從變形量上取出電信號，也可以安裝百分表或千分表，能直接讀出變形數值，啟動射流真空泵並開啟節門，真空度從上、下兩面傳到土樣上，土樣中的水份和氣體均被吸出，土質顆粒在真空度和大氣壓差的作用下更加密集，在變形傳感器上可以讀出變形數據。在需要時本儀器還可進行真空加載和實體加載疊加進行。加載過程開始要從土樣中排出一定量的水和氣，所以真空度數據值是逐漸上升。實驗開始，按規定的時間記錄真空度值和變形值，觀察24小時，將所得數據再進行處理。
權利要求
1.一種真空壓縮儀，其特徵是它由實驗臺座(14)、容器底座(1)、環刀(2)、透水石(3)、活塞板(4)、密封膜(5)、橡膠箍筋(6)加載橫梁(7)、支架(8)、變形傳感器(9)、抽真空系統所組成，實驗臺座(14)將真空管路(10)接入通到臺座上表面，安裝變形傳感器(9)的支架(8)也固定在實驗臺座(14)上；容器底座(1)與實驗臺座(14)上表面相吻合，環刀(2)是上端帶刀口的取土樣工具，其下端與容器底座(1)的子口相配合，在環刀(2)的上、下有兩個透水石(3)，其輪廓形狀與環刀的內表面形狀相同，但尺寸略小，活塞板(4)是一剛性板，形狀和外表尺寸與透水石相同，外表面上有兩道溝槽，它將真空管路(10)接通到活塞板的下表面；其密封膜(5)是富於彈性的柔韌的薄壁筒狀物，它與活塞板的外表面相配合，套過透水石、環刀、並與容器底座配合，用橡膠箍筋(6)勒緊在密封膜外相對於活塞板和容器底座的溝槽處；支架(8)上部裝有變形傳感器(9)，傳感器的中心杆通過球頭與活塞板(4)接觸，在球頭上部的臺階處還有一加載橫梁(7)；抽真空系統包括有射流真空泵(13)、真空表(12)、節門(11)、三通接頭、聯接管(10)所組成，真空系統形成的真空度通過兩聯接管(10)傳到活塞板的下表面和實驗臺座的上表面
2.按照權利要求1所述的真空壓縮儀，其特徵是容器底座(1)、環刀(2)、透水石(3)及活塞板(4)的外形均為圓形。
3.按照權利要求1所述的真空壓縮儀，其特徵是它的透水石(3)是一種剛度好且有較大透水微孔的金屬顆粒的燒結物。
4.一種使用真空壓縮儀對土樣進行真空壓縮實驗的方法，其特徵是用環刀(2)的刀口切取出不被擾動的充滿環刀內部的土樣，放在容器底座(1)內部的透水石(3)上，在土樣上放好透水石(3)、活塞板(4)，用密封膜(5)將各部件的外表套緊並用橡膠箍筋(6)套緊，將變形傳感器(9)的圓球頭與活塞板(4)上表面接觸，抽真空一次加載到位，按時間間隔讀取真空度數值及變形數據，加以處理可得出t90滲透係數K，固結係數Cv及固結度Ut與時間t、變形St的關係，任意時間的孔隙比e，壓縮係數av。
全文摘要
本發明屬真空壓縮法加固地基的實驗設備及實驗方法。為解決與真空預壓法加固軟基技術相一致的實驗儀器和實驗方法的空缺問題特提出本方案。該真空實驗儀是由實驗臺座、容器底座、環刀、透水石、活塞板、密封膜、加載橫梁、支架、變形傳感器及抽真空系統所組成，它用環刀切取土樣。將真空負壓傳至土樣兩端面，它可一次真空加載到位，直接觀察其變形情況，它可以將真空加壓與實體荷載加壓疊加進行。它具有與真空預壓法應力條件基本相同、數據真實可靠、節約時間、成本低的特點。
文檔編號G01N33/24GK1119276SQ9510434
公開日1996年3月27日 申請日期1995年4月22日 優先權日1995年4月22日
發明者楊國強, 張佩惠, 楊建玲 申請人:天津開發區超凡軟基改良新技術公司