[实用新型]细观结构观测固结仪

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种基于固结试验、土体受到轴向压力和完全侧限作用时对土的细观结构进行观测的土工试验仪器，尤其涉及的是一种可以对试验土样进行细观结构观测和变形场观测的细观结构观测固结仪。

背景技术：

目前，国内外采用的固结仪是将天然状态下的原状土样或扰动土样置于压缩仪器中(如图1所述)，在不同荷载条件下测定其压缩变形。常规的标准固结仪包底座20、安装在底座20内的上透水石22、下透水石25以及设置上透水石22上方的传压盖板21，在下透水石25两侧而安装有大套环24，大套环24向内安装有小套环23，小套环23、大套环24、上透水石22以及下透水石25构成的压缩容器27，环刀和土样置于压缩容器27中。这种结构的固结仪在试验的加荷方式为应力控制方法，一般为杠杆加荷。根据得到各级荷载p下对应的孔隙比e，从而可绘制出土样压缩试验的e-p曲线及e-lg p曲线等，从而测定试样在完全侧限条件和轴向排水条件下的荷载与压缩变形量的关系，以便计算土样的压缩系数av和压缩模量Es等宏观力学性质参数。在压缩试验中，试验的土样是在金属套环中，在试验过程中能测量到土样的受力和变形情况，而不能观测到土样内部的土体细观结构的变化和土体变形的变化，无法研究加载过程中土体的细观结构力学特性和变形特性，从而影响对土的细观结构进行观测试验效果。

实用新型内容：

本实用新型目的是为了解决传统固结仪无法进行土体的细观观测和变形场的问题，基于常规固结试验方法，提供一种试验简便、结果直观，可广泛适用于侧限和轴向排水条件下的非饱和土的细观分析仪器即细观结构观测固结仪，使其能够直观的观测土体内部的细观结构变化，直观观测土体内部的变形场的变化，研究土体排水固结过程中的细观结构力学特性。

为了实现上述的目的，本实用新型通过如下的技术方案来实现：

细观结构观测固结仪，它包括底座、设置在底座内的大套环、设置在大套环内的小套环、透水石及传压盖板，所述透水石包括上透水石和下透水石，其特征在于，所述大套环、传压盖板、小套环和透水石均为半圆状，所述大套环的直边侧面为平板状透明物体构成的细观结构观测面，可以通过平板状透明物体观测到土体内部的剖面图象；所述平板状透明物体为平板状透明钢化玻璃，在实验过程中可以通过细观结构观测面的平板状透明钢化玻璃对土体内部进行观测和拍摄。该平板状透明物体具有足够的刚度，确保压缩过程的平板状透明物体不会弯曲变形，保证对土样的完全侧限条件和清晰的拍摄效果。

所述细观结构观测面、大套环、小套环和透水石相互连接构成一盛放土样的固结容器，该固结容器的半圆体的弧形侧面由环形、刚性的金属制作形成小套环，固结容器的半圆体的直边侧面由平板状透明物体制作即为细观结构观测面，它们对土样起水平约束作用。

在所述底座上还设有一顶紧内部固结容器的紧固螺栓，同时顶紧了内部各构件，使大套环和小套环在竖向压力下，不使大套环、小套环和土样发生侧向变形，以保证固结容器内土样的完全侧限条件。

所述小套环设有上小套环和下小套环，所述上小套环通过螺丝与下小套环相连接。

所述透水石包括上透水石和下透水石，所述下透水石设置在大套环内，所述上透水石设置在上小套环内，所述的传压盖板设置在上透水石上。

所述底座及传压板采用标准固结仪底座和传压盖板按标定的尺寸进行切割而成，传压盖板加工时保证加压杠杆作用于其形心处，避免发生偏心荷载。

本实用新型是建立在室内土工试验的固结试验基础上，基于固结试验的工作原理，采用了半圆状的小套环、外部套环、传压盖板和透水石；试验土样按要求的密实度装入固结容器的小套环内，该小套环为半圆状圆柱体；固结容器半圆体的弧形侧面由环形、刚性的金属制作形成小套环，固结容器的半圆体的直边侧面由平板状透明物体制作，它们对土样起水平约束作用。

为使钢化玻璃嵌套牢固，在所述上小套环和下小套环的内侧以及下透水石的端部对称开有一凹槽，槽宽与玻璃厚度相同，将钢化玻璃嵌入小套环和透水石，使钢化玻璃和小套环对土样产生侧限；最后，细观结构观测固结仪的几何尺寸要适合体视显微镜的安置与观测，以及拍摄所需灯光的照明。