[发明专利]双杠杆高温、高压非饱和固结仪

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程试验研究领域，涉及的一种土工试验设备，尤其是一种双杠杆高温、高压非饱和固结仪。

背景技术

非饱和固结仪主要是用于研究非饱和土的体变特征。现有非饱和固结仪，包括：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部件。其中，试样盒由底座、定位环等组成，内放试样，试样下放高进气值陶土板，试样盒底设螺旋槽。气压室下半部分是筒形金属底座，供安装试样盒，其上半部分是气压罩。竖向压力活塞杆穿过气压罩顶盖中央，活塞杆下端与荷载传感器相连。气压罩下端与气压室下半部分采用粗螺纹联结，并用O型圈密封。试样盒置于气压室内，利用气压室可对试样施加气压，控制试样基质吸力。加载系统采用杠杆式加载装置。变形量测系统采用位移传感器量测。该仪器部件多，操作复杂，吸力控制范围有限，温度控制有限。仅能够测定土样在室温条件下、土体材料低吸力情况下的固结特性，且在试验过程中所能施加的竖向压力较小。对于需要在较高温度、较大吸力和较高固结压力情况下进行的固结试验来说，则无能为力。例如，当前研究热点问题之一，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固结特性问题，而需要开展的高温、高压和高吸力情况下的固结特性试验研究，则无法实现。(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[J].岩土工程学报，2004.26(2)：161-162.)

发明内容

本发明的目的在于提供一种双杠杆高温、高压非饱和固结仪，用于高吸力、高温和高固结压力下的岩土材料的固结特性试验研究。

为达到以上目的，本发明的解决方案是：

一种双杠杆高温、高压非饱和固结仪，其包括：

压力室，固设于温度控制箱内；

吸力控制装置，置于温度控制箱内，其与压力室相连并控制压力室的吸力；

温度控制箱，置于双杠杆加载装置的平台上，控制压力室的温度；

双杠杆加载装置，用于支撑温度控制箱，对温度控制箱内的压力室施压；

变形量测装置，顶端固设于双杠杆加载装置上，底端置于压力室上，量测试样位移。

进一步，所述压力室包括底座、试样环、钢罩、试样帽和顶盖，底座侧壁分别设有进气孔、出气孔，底座顶部设有环形水槽，环形水槽底部设有与底座侧壁进气孔、出气孔对应相连通的进气孔和出气孔；试样环置于底座上，其为中空结构，与环形水槽相配合，在环形水槽和试样环所形成的中空结构的底部置有第一透水石，第一透水石上置有试样，试样上置有第二透水石；钢罩罩于试样环、试样帽上，其为中空结构；试样帽插入试样环内，其下端与第二透水石接触，试样帽底部和顶部设有贯穿孔；顶盖置于钢罩上，并与底座固连，顶盖中间及两侧分别设有贯穿孔，中间的贯穿孔穿设活塞，活塞下端与试样帽接触，两侧的贯穿孔分别穿设导管，导管另一端与试样帽的贯穿孔连通。

所述底座设有环形槽，环形槽内设置用于密封底座与钢罩的密封圈；所述钢罩顶部设有环形槽，环形槽内设置用于密封钢罩与顶盖的密封圈；所述试样帽侧壁设有用于密封试样帽与试样环的密封圈。

所述环形水槽进气孔设于环形水槽底部边缘处，环形水槽进气孔与底座侧壁进气孔相连通；环形水槽出气孔设于环形水槽底部中央处，环形水槽出气孔与底座侧壁出气孔相连通。

所述吸力控制装置，包括气体循环泵、饱和盐溶液瓶和过滤装置，气体循环泵排气端连接饱和盐溶液瓶的一端，饱和盐溶液瓶的另一端与过滤装置的一端相连，过滤装置的另一端与压力室一侧的导管和底座进气孔相连，压力室另一侧的导管和底座出气孔与气体循环泵的吸气端连接。

所述温度控制箱，包括水浴箱以及置于水浴箱内的投入式恒温器，水浴箱的侧壁底端设有供排水的球形阀门。

所述双杠杆加载装置，包括支架、第一杠杆、第二杠杆、第一杠杆一端固设于支架中部，另一端固设有吊杆，吊杆上可加载砝码，第一杠杆固设于支架的一端设有平衡锤；第二杠杆一端固设于支架上，且位于第一杠杆上方，另一端通过传力杆与第一杠杆相连，第二杠杆固设于支架的一端设有连接横梁的一对拉杆；横梁可沿拉杆滑动，横梁中部设有贯穿孔。

所述第一杠杆固设吊杆处距第一杠杆固设于支架处的距离是第一杠杆固设传力杆处距第一杠杆固设于支架处的距离的12倍；所述第二杠杆固设传力杆处距第二杠杆固设于支架处的距离是第二杠杆固设拉杆处距第二杠杆固设于支架处的距离的6倍。

所述双杠杆加载装置还包括防护杆，防护杆固设于支架上，位于第一杠杆下方。