与下排孔对应的位置开设滑动孔。中空排水杆25通过该滑动孔伸入腔体空间内，连接至加压垫块22上。该滑动孔内壁开有凹槽，内嵌密封圈，通过该密封圈，实现在中空排水杆25滑动状态下，加压腔B和外部空间的密封。
[0046]在土样腔A的下部，S卩加压垫块22的上部，固定有下隔固透水板24。在土样腔A中土样的上部，上盖(12)的下部固定有上隔固透水板23。本实施例中，上隔固透水板23和下隔固透水板24均为透水石板。在透水石板及加压垫块30上都开有多个M4螺栓孔，操作时，先将透水石板与加压垫块上的螺栓孔位对正，用下凹内六角螺栓连接、拧紧，从而将透水石板固定在加压垫块上。
[0047]土样在挤压过程中所产生的水分，向下可以透过下隔固透水板24进入加压垫块中部的下排孔，并经由中空排水杆25的中空管道排出腔体空间，向上可以透过上隔固透水板23进入上盖12的上排孔，并将由相应的管路排出腔体空间。
[0048]本实施例气压固结仪还包括:加压组件30。该加压组件包括:气压源31、压力管路以及比例控制阀32。请参照图3，在底座11上开设有加压孔11。气压源31通过压力管路和加压孔11连通至加压腔B，以对加压腔B提供压力。比例控制阀32设置于压力管路中。通过比例控制阀实现压力的调节及控制。其中，竖向固结压力的幅值为0?2MPa。
[0049]本实施例中，数据采集模块包括:第一水压力传感器、第二水压力传感器、第一流量计、第二流量计和气压传感器。其中:
[0050](1)气压传感器设置于压力管路中；
[0051](2)体积测量是通过试验过程是土样的竖向压缩量换算得到的，即通过外置位移传感器实时测量土样的压缩量，再由面积换算得到土样体积变化；
[0052](3)第一水压力传感器和第一流量计设置于上盖的上进/排水孔或其相应的管路中；
[0053](4)第二水压力传感器和第二流量计设置于中空排水杆25的进/排水口的位置。
[0054]其中，第一水压力传感器和第二水压力传感器的量程均为1MP，第一流量计和第二流量计用以量测渗出水的体积。关于各传感器设置的位置以及方式，可以参照现有技术的相关说明，此处不再赘述。
[0055]本实施例中，底座11、上盖12、试样筒本体21、加压垫块22，可采用不锈钢、黄铜等金属材料制备，关于中空排水杆25，可以采用铝合金、黄铜材料制备，关于密封圈，可以采用聚氨酯材料制备，或从市场上采购相应尺寸的密封圈即可。
[0056]以下介绍本实施例气压固结仪的装配过程:首先将底座11与镶嵌有下透水石板的加压垫块22通过中空排水杆相连接并紧固；之后将土样筒本体21与底座11通过螺栓连接，二者之间的密封靠位于其间的密封圈实现;之后在土样腔A内分层击实土样，达到所需高度后在土样顶部放置上隔固透水板23及上盖12;上隔固透水板23及上盖12间同样通过密封圈密封;上盖与底座间通过三根螺栓杆13连接并锁紧;将上述结构放置于主机架40上并固定。
[0057]以下介绍本实施例气压固结仪的工作过程:通过气压源向加压腔B内充入气体，向土样施加压力；一部分挤压出的水分透过下透水石板进入加压垫块中部的下排孔，并经由中空排水杆的中空管道排出腔体空间，在相应的管路中设置第二水压力传感器和第二流量计可以测量相应的参数，一部分挤压出的水分透过下隔固透水板23进入上盖12的上排孔，并将由相应的管路排出腔体空间，在相应的管路中设置第一水压力传感器和第一流量计可以测量相应的参数。
[0058]如上所述，本实施例气压固结仪具有多个不同尺寸的土样筒组件。若更改土样尺寸，只需要将土样筒组件进行替换即可，从而可使所述固结仪有着更好的适用性。
[0059]此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如:
[0060](1)上述土样筒组件还可更改为其他尺寸，螺栓杆的个数等可以根据需要进行调整;底座11和上盖12可以为圆形、矩形或其他合适的形状；
[0061](2)上述进/排水管路处安置的流量计还可由其他体积测量装置替代；
[0062](3)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。
[0063]综上所述，本发明将加载组件与土样筒组件分离设置，一套加载组件可以加载不同尺寸的土样筒组件，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；同时，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估计气压以及土样排水，其简单、实用，改善了传统气压固结仪系统复杂、体量大的缺点，具有较好的推广应用价值
[0064]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种适应不同土样尺寸的气压固结仪，其特征在于，包括: 多个土样筒组件；以及 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); 其中，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。2.根据权利要求1所述的气压固结仪，其特征在于: 所述底座(11)和上盖(12)的径向宽度满足径向宽度最大的土样筒组件的夹置要求； 所述至少三根螺栓杆(13)均匀设置于被选择的土样筒组件的外侧，其长度满足高度最高的土样筒组件的夹置要求。3.根据权利要求1所述的气压固结仪，其特征在于，所述土样筒组件包括: 土样筒本体(21)，呈上、下两端开口的筒状，在由底座(11)、上盖(12)夹紧的情况下，该土样筒本体(21)内侧形成一腔体空间； 加压垫块(22)，位于所述土样筒本体(21)内，其外侧密封抵压于所述土样筒本体的内壁，并可沿土样筒本体的轴向上下移动，将所述腔体空间分隔为土样腔(A)与加压腔(B); 其中，所述土样筒本体(21)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。4.根据权利要求3所述的气压固结仪，其特征在于，所述土样筒本体(21)与底座(11)通过螺栓连接;所述气压固结仪被放置于主机架(40)上并与其固定。5.根据权利要求3所述的气压固结仪，其特征在于，在所述底座(11)上开设有加压孔(11)； 气压源(31)通过压力管路和所述加压孔(11)连通至所述加压腔(B)，在所述压力管路中设置有比例控制阀(32)。6.根据权利要求3所述的气压固结仪，其特征在于，所述加压垫块(22)的侧面开有凹槽，该凹槽内置密封圈，该密封圈紧紧抵在外侧的腔体空间内壁，从而实现土样腔(A)与加压腔(B)之间的密封隔离。7.根据权利要求3所述的气压固结仪，其特征在于，所述上盖(12)上设置有上排孔;所述加压垫块(22)上开设有下排孔； 所述土样筒组件还包括: 上隔固透水板(23)，固定于所述上盖(12)的下部，土样腔(A)内土样的上方； 下隔固透水板(24)，固定于所述加压垫块(22)的上部； 中空排水杆(25)，为中空杆件，具有一中空管道，该中空排水杆垂直固定于所述加压垫块(22)的下部，其前端通过下排孔连通至土样腔(A)，其后端向下经由加压腔(B)，连通至腔体空间的外部； 其中，土样腔(A)内土样在挤压过程中所产生的水分，一部分向下透过下隔固透水板(24)进入加压垫块上的下排孔，并经由中空排水杆(25)的中空管道排出腔体空间；另一部分向上透过上隔固透水板(23)进入上盖(12)的上排孔，进而排出所述腔体空间。8.根据权利要求7所述的气压固结仪，其特征在于，所述上隔固透水板(23)和下隔固透水板(24)均为透水石板，两者分别通过螺接方式固定于上盖(12)和加压垫块(22)。9.根据权利要求7所述的气压固结仪，其特征在于，所述在底座10上与下排孔对应的位置开设滑动孔，所述中空排水杆(25)通过该滑动孔伸入腔体空间内，连接至加压垫块(22)上； 其中，所述滑动孔内壁开有凹槽，内嵌密封圈，通过该密封圈，实现在中空排水杆(25)滑动状态下，加压腔B和外部空间的密封。10.根据权利要求1至9中任一项所述的气压固结仪，其特征在于，所述底座(11)和上盖(12)均为圆形，并采用不锈钢或黄铜材料制备。
【专利摘要】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。该气压固结仪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。同时，本发明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。
【IPC分类】G01N3/10, G01N3/02
【公开号】CN105445106
【申请号】CN201510761099
【发明人】李芳 , 杨爱武, 刘潇, 夏从礼
【申请人】立方通达实业（天津）有限公司, 天津城建大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月9日