[实用新型]堆石料风化三轴试验中温度循环快速实现装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种堆石料风化三轴试验中温度循环的快速实现装置。用于解决堆石料风化试验中试样温度变化速度慢、试验耗时长等等问题，以期推动堆石料长期强度变形特性试验技术发展。

背景技术

中国已建或在建9.8万多座水库大坝中90%以上为土石坝，随着水资源开发进程的推进，一批主要由堆石料构筑而成的高土石坝正在我国西南、西北、东北等地区建设或即将开工建设，这些高土石坝受当地筑坝材料的限制，坝体部分材料不得不使用软岩或弱风化岩筑坝，同时，工程所在区域环境条件恶劣，如年度内或昼夜温差大，极寒或高温地区坝体冻融现象频现，环境污染导致酸雨淋降、库水位变化波动大等，容易导致其强度变形性质发生劣化，从而对土石坝的长期安全性产生不利影响。因此亟需开展堆石料风化过程对其长期强度变形性质影响规律试验研究，为提高这些高坝大库的长期安全性提供科学依据。

如何实现堆石料试样短时间内温度均匀上升和降低，满足试验要求，国内外很多研究机构做了大量探索工作，也设计了多种试样温度变化过程的试验方法，如在三轴压力室外设置环境箱、在压力室外面通过导热管加热、围压室的围压水用循环热水等，这些方法加热效率低，热损失大，试验过程中试样的体积变形量、温度变化过程均无法准确测定，且试验耗时长，不利于推广。

发明内容

本实用新型的目的是为了实现堆石料风化试验中温度快速升降，提供一种堆石料风化三轴试验中温度循环的快速实现装置，这是一种易于操作的试验装置，该装置使用方便，工作效率高。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：一种堆石料风化三轴试验中温度循环的快速实现装置，待测的试样放置在三轴试验机的三轴压力室底座上；该三轴压力室外壁与试样之间为围压室，在该围压室上设有高精度流量计、围压水进口、围压水出口与围压压力表，其特征在于，本装置分别设有冷热气体产生装置和冷热水体产生装置，该冷热气体产生装置和冷热水体产生装置分别通过气路阀门、水路阀门及压力调节泵，通入所述压力室底部的试样进水口，该试样进水口处设有试样进水口温度计；试样出水口设在所述压力室的上部，该试样出水口设有试样出水口温度计。

换言之，本发明的装置包括两个温度计、两个阀门、一个高精度流量计、三轴压力室、耐腐蚀通水管路、冷热气体产生装置、冷热水体产生装置、压力调节泵等。所述冷热水体产生装置将产生预定温度的水通过耐腐蚀通水管路和水路阀门连通到压力调节泵进口，冷热气体产生装置将产生预定温度的气通过耐腐蚀通水管路和气路阀门连通到压力调节泵进口，经过压力调节后的固定压力水或气通过试样进水口输送到试样内部，水或气从试样底部向上移动并从试样出水口溢出，其中，所述两个温度计分别设置在试样进水口和试样出水口位置，可以量测并传输进出试样水或气的温度，待达到试验要求温度后，调节冷热气体产生装置或冷热水体产生装置中产生水或气的温度，并通过开启或关闭连接在上述装置上的气路阀门或水路阀门，即可实现饱和或干燥试样的温度循环过程，高精度流量计设置在围压进水口位置，可以量测并传输进出围压室的水量，计算获得试样体积变化量。

所述的冷热气体产生装置和冷热水体产生装置可以分别工作，并通过压力调节泵将固定压力的水或气分别输送到试样内部。

所述的温度计安装位置为两处，一处安装在试样底部进水口位置，一处安装在试样出水口位置，可分别测量进入和排出试样的水体或气体温度。

所述的高精度流量计安装在围压水进入围压室的围压水进口位置，待围压达到预定值后可以调零，通过试验过程中高精度流量计上显示进入或排出围压室的水量，计算试样体积变化量。

所述的压力调节泵，是对产生的气体或水体压力均可按照设定的压力要求自由调节，产生固定压力的水体或气体并将其输送到试样中。

本装置的使用方法是：

⑴.在常规三轴试验机上，放置连接好各管路的压力室，通过压力室下方试样进水口向围压室内充曝气水；

⑵.待围压室顶部围压出水口流量稳定后，关闭围压进水口和围压出水口；

⑶-a.对饱和堆石料风化试验，通过试样下方的试样进水口向试样内充曝气水；

⑶-b.干燥堆石料风化试验时，则不必向试样内部通曝气水；

⑷.将安装在围压管上的高精度流量计置零，并开始采集数据，控制侧向位移向围压室内充水，增加围压至试验设计值并保持稳定；

对饱和堆石料风化试验，采用以下⑸-a至⑻-a的步骤：

⑸-a.试样增温时，连接压力调节泵出口与试样下部的试样进水口，调整进水压力为30kPa；