适应不同土样尺寸的气压固结仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩土工程测量仪器领域，尤其涉及一种适应不同土样尺寸的气压固结仪。
【背景技术】
[0002]随着我国经济建设高速发展，大规模基建在全国范围展开，建筑沉降量控制问题日益得到关注。自然界中的土分布广泛、性质复杂，软硬不一，导致了其在上覆建筑荷载作用下的压缩沉降表现千差万别。由于土的性质因地而异，不可预见性大，因此在地基的设计、施工过程中，如果忽视土的工程特性，未对土进行专项整治，就会对工程建设产生重大影响。基于此，在工程项目开工前都需要对土质进行综合性的分析，对不满足要求的土性，都要采取专项整治措施，以规避伤亡事故的发生。
[0003]当今，对土样的勘测中广泛的采用了固结仪来测定土的变形随时间而发展的特性，以便计算土的压缩系数、压缩指数、回弹指数、压缩模量、固结系数等变形特性指标。目前常用的土体固结仪有直接加载式和气压加载式两种，其中气压加载式固结仪(简称气压固结仪)是较为先进的一种。
[0004]参考文献1(201210320585.6)提供了一种直接加载式固结仪。图1为现有技术1直接加载式固结仪的结构示意图。请参照图1，该固结仪包括:压力筒1、设在压力筒1底部的底座3和设在压力筒1上部的加压帽2。底座3与压力筒1结合面呈阶梯状配合连接，结合面上设有下密封圈3-3。加压帽2与压力筒1的配合面上设有上密封圈2-2。加压帽2的顶部设有施压块。压力筒1的上下部分别设有上过滤器7和下过滤器8。其中，上过滤器7、下过滤器8、侧向过滤器9和针头过滤器11是透水石。
[0005]施压块两侧的加压帽2上分别设有用于测量土样4压缩量的位移传感器13和上出水孔2-1。底座3侧壁上分别设有呈L形连通压力筒1的侧出水孔3-1、中出水孔3-2和引线孔3-6。压力筒1的筒壁两侧分别设有I径向孔1-1和II径向孔1-2。11径向孔1-2内侧设有侧向过滤器9。
[0006 ] 侧出水孔3-1和中出水孔3-2的出口处分别设有I螺管3-4和111螺管3_5。II径向孔
1-2外侧设有II螺管1-3。引线孔3-6和II径向孔1-2的内侧分别设有由压力传感器6-1和引线6-2构成的压力测量装置6。所述压力筒1的中部设有经针头底座12固定与中出水孔3-2相通的针头10。在所述针头10的顶端连接一针头过滤器11。上出水孔2-1的出口处设有IV螺管
2-3。I螺管3-4、II螺管1-3、III螺管3_5和IV螺管2_3上分别连接有孔隙水压测量装置5。
[0007]气压固结仪是在土样的上部或下部通过气压来模拟固结压力，这就需要在土样的端部设置气压加载仓。土体在固结之前需要饱和;在固结的过程中需要向外排水，这都需要固结仪有与试样上下端部相连接的管路。
[0008]参考文献2提供了一种气压固结仪。图2为现有技术2气压固结仪的结构示意图。如图2所示，该气压固结仪包括:框架1、位移测定仪支架2、框架内的试样筒4、试样筒内的下压盖5、试样筒下方的气压包6。对于试样筒内的排水管路，参考文献2并没有涉及。
[0009]在不断的生产实践中，申请人发现现有技术气压固结仪土样筒尺寸固定，因此只能针对某一特定尺寸的土样进行试验，而现实中，由于土类、工程背景的不同，往往需要采用不同尺寸的土样进行试验，而土样筒尺寸的唯一性大大限制了气压固结仪的适用性。此夕卜，关于气压固结仪的排水问题，本领域内暂未有较好的解决方案。
【发明内容】
[0010](一)要解决的技术问题
[0011]鉴于上述技术问题，本发明提供了一种可进行若干种不同尺寸土样测试的气压固结仪。
[0012](二)技术方案
[0013]本发明适应不同土样尺寸的气压固结仪包括:多个土样筒组件；以及加载组件10。其中，加载组件10包括:底座11;上盖12;以及连接于两者之间的至少三根螺栓杆13。土样筒组件与加载组件10为可分离式结构，所述多个土样筒组件其中任一可被选择加载至所述加载组件10内，被选择的土样筒组件的主体部分夹设于所述底座11和上盖12之间，并由所述至少三根螺栓杆13轴向缩紧。
[0014](三)有益效果
[0015]从上述技术方案可以看出，本发明气压固结仪具有以下有益效果:
[0016](1)将加载组件与土样筒组件分离设置，一套加载组件可适用于不同尺寸的土样，从而改进了传统固结试验土样筒尺寸单一不可调节的缺陷，可适用于不同土性、不同工程背景的土体固结特性研究，具有更强的适用性；
[0017](2)通过透水石板和中空排水杆的组合应用，在同一套管路系统内同时实现了向土样施加固结气压以及土样内部进/排水，简单、实用，改善了传统气压固结仪系统复杂、体量大的缺点。
【附图说明】
[0018]图1为现有技术1直接加载式固结仪的结构示意图；
[0019]图2为现有技术2气压固结仪的结构示意图；
[0020]图3为根据本发明第一实施例气压固结仪的剖面示意图；
[0021 ]图4为图3所示气压固结仪的顶视图。
[0022]【主要元件】
[0023]10-加载组件；
[0024]11-底座；12-上盖；13-螺栓杆；
[0025]11A-加压孔；12Α-上排孔
[0026]20-土样筒组件；
[0027]21-土样筒本体；22-加压垫块；23-上隔固透水板；
[0028]24-下隔固透水板；25-中空排水杆；
[0029]30-加压组件；
[0030]31-气压源；32-比例控制阀；
[0031 ]40-主机架；
[0032]A-土样腔；B-加压腔。
【具体实施方式】
[0033]本发明针对土样腔尺寸可调的气压固结试验设备的缺失，开发制作一种适应不同土样尺寸的气压固结仪。
[0034]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0035]在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种气压固结仪。图3为根据本发明实施例气压固结仪的剖面示意图。图4为图3所示气压固结仪的顶视图。如图3所示，本实施例气压固结仪包括:加载组件10、多个土样筒组件20、加压组件30、主机架40和数据采集模块。
[0036]请参照图3和图4，加载组件10包括:底座11、上盖12和连接于两者之间的至少三根螺栓杆13。土样筒组件20与加载组件10可分离式设置，其主体部分夹设于底座11和上盖12之间，并由三根螺栓杆13轴向缩紧。加压组件30为土样筒组件20的加压腔提供压力。加载组件10通过螺栓固定在主机架40上。数据采集模块对土样筒组件20内土样的固结参数进行数据采集。
[0037]以下对本实施例气压固结仪的各个组成部分进行详细说明。
[0038]本实施例中，土样筒组件20与加载组件10分立设置，从而土样筒组件20可以从气压固结仪中拆卸出来，以更换不同尺寸的另一土样筒组件。故此，本实施例气压固结仪具有多个不同尺寸的土样筒组件，其中，底座尺寸及螺纹杆长度分别按照最大及最高土样尺寸的土样筒组件进行设计。
[0039]具体而言，本实施例气压固结仪包括多组土样筒组件，其内腔尺寸分别为:50mmX20mm(直径 X 高度，下同)，50mm X 50mm，80mm X 40mm，80mm X 80mm，113mm X 50mm，113mm X100mm。在实际工作中，可以根据土样尺寸选择其中之一的土样筒组件进行实验。本实施例中，底座11和上盖12均为圆形，且底座、上盖尺寸及螺纹杆长度可以满足内腔尺寸为113mmX 100mm的土样筒组件的夹置要求。
[0040]本实施例中，土样筒组件20包括:土样筒本体21、加压垫块22、上隔固透水板23、下隔固透水板24和中空排水杆25。其中，土样筒本体21呈上、下两端开口的筒状，其与底座11、上盖12之间均设置有密封圈，实现与两者之间的密封。在由底座11、上盖12夹紧的情况下，土样筒本体21内侧形成一腔体空间。
[0041]在上盖12的适当位置，开设有上排孔12A。该上排孔用于在从下部通水时，从上部排气，以实现土样的饱和。在底座11的中部开设滑动孔，供后续土样筒组件的中空排水杆的穿设。此外，在滑动孔的旁边，还开设有用于对土样筒组件20的加压腔供压力的加压孔11A。
[0042]加压垫块22位于土样筒本体21内。加压垫块侧面开有凹槽(或台阶)，该凹槽(或台阶)内置密封圈，该密封圈紧紧抵在外侧的土样筒本体内壁，从而实现土样腔A与加压腔B之间的密封隔离。在加压垫块22的中部开设下排孔。
[0043]下排孔的侧面开设有内螺纹。在中空排水杆25的前端开设有与上述内螺纹相匹配的外螺纹，从而中空排水杆25通过螺接方式垂直固定于加压垫块22上。在中空排水杆25和加压垫块22的接触面通过密封圈实现密封。中空排水杆25为中空杆件，具有一中空管道。该中空排水杆25的前端连通至土样腔A，并经由加压腔B，并穿过底座10，而连通至腔体空间的下部。
[0044]需要说明的是，本实施例中加压垫块与中空排水杆之间是通过螺接的方式进行固定的。本领域技术人员应当清楚，除了螺接方式之外，中空排水杆还可以通过焊接方式在加压垫块中部的下排孔中，只要能够实现两者固定并且保证土样腔A和加压腔B之间的密封隔离即可。
[0045]此外，在底座10的中部