一种渐进式干湿循环的试验装置与使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种渐进式干湿循环的试验装置，包括供水容器、土柱系统和透气系统，所述土柱系统与所述供水容器连接，所述透气系统与所述土柱系统连接。所述供水容器包括同心设置的盛水容器与所述循环水容器，所述土柱系统包括连接在一起的底座、底层和若干标准层，所述透气系统包括若干节插接在一起的带有透气通孔的透气管。本发明专利技术还公开了试验装置的使用方法。通过上述的试验装置及其使用方法，使得干湿循环方法与工程实际中的工况符合，提高了试验结果的准确性，同时实现了通过一个土柱试验模型即可获得多次干湿循环下的土样及其抗剪强度参数，并且由于透气管的壁上和标准层的壁上均设置有透气通孔，缩短了干湿循环的周期。

An experimental device for progressive dry and wet cycle and its application

The invention discloses a progressive dry wet cycle test device, which comprises a water supply container, a soil column system and a ventilation system, wherein the soil column system is connected with the water supply container, and the ventilation system is connected with the soil column system. The water supply container comprises concentric water containers and circulating water containers, and the soil column system comprises a base, a bottom layer and a plurality of standard layers connected together, and the ventilation system comprises a plurality of air permeable pipes with a plurality of joint inserts and a ventilating through hole. The invention also discloses the use method of the test device. Through the test device and method of using the method and engineering practice of the dry wet cycle condition conforms to, improve the accuracy of test results, and to achieve a number of soil samples under cyclic wetting drying and shear strength parameters obtained by a model test of soil column, and the ventilation tube wall and standard layer the wall is provided with a ventilation hole, shorten the cycle of dry wet cycle.

【技术实现步骤摘要】
一种渐进式干湿循环的试验装置与使用方法
本专利技术涉及土质干湿循环试验
，特别是涉及一种渐进式干湿循环的试验装置与使用方法。
技术介绍
城墙或路基等在修筑完成后均暴露于自然环境中，受多种自然外力的作用下土质劣化，强度降低，进而影响城墙或路基的长期稳定性，这其中以干湿循环影响最为显著与突出。因此，干湿循环作用对土体物理力学特性的研究自然成为学术界和工程界关注的重点。目前的研究均认为干湿循环路径、干湿循环方法等对试验结果影响较大。干湿循环方法主要是通过制备环刀样或三轴样，“干”这一过程主要通过烘箱或烤灯等装置完成，“湿”过程主要通过将环刀样或三轴样饱和、或通过添加一定量的水等方法来完成。还有就是通过恒温恒湿箱，在控制一定温度和湿度下进行试验，获得“干湿循环”对土体力学参数的影响。但这些“干湿循环”过程在进行试验操作过程中，均不可避免的出现“干”过程中土样掉渣、“湿”过程土样易损坏等问题。更为重要的是，单元土样不能真实模拟实际工程中土体干湿循环的影响。土柱模型试验多用于土壤学，模拟田间土壤和地下水之间的关系以及用于测量毛细水上升高度等方面。在用于土体干湿循环方面，土柱模型试验与工程实际工程更加符合，测试结果更加可靠。但由于土柱体积大，干湿循环周期长，且常规干湿循环方法所需土柱数量多等缺点导致其应用较少。综上所述，如何提供一种能真实模拟实际工程中土体干湿循环、干湿循环周期短、所需土柱数量少的试验装置及试验方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。本申请还提供了本试验装置的使用方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种渐进式干湿循环的试验装置与使用方法，以解决上述现有技术存在的问题，使干湿循环的试验装置能真实模拟实际工程中土体干湿循环、干湿循环周期短且试验装置所需土柱数量少。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种渐进式干湿循环的试验装置，包括供水容器、土柱系统和透气系统，所述土柱系统与所述供水容器连接，所述透气系统与所述土柱系统连接。所述供水容器为一同心双圆柱形的容器，内层的圆柱形容器构成盛水容器，且所述盛水容器与所述土柱系统连接，外层的圆柱形容器构成循环水容器，所述循环水容器和所述盛水容器通过循环系统连通，所述循环水容器和所述盛水容器的下端均设置有放水管，所述放水管上连接有开关；所述土柱系统包括底座、底层和若干标准层，所述底座上设置有透水孔，所述底层的底板与所述底座连接，所述底座与所述盛水容器连接，所述底层的上端与所述标准层连接，所述底层的底板上设置有若干第一通孔；所述透气系统包括若干节插接在一起的透气管，每节所述透气管的壁上均设置有第二通孔，所述透气管穿过所述标准层插入到所述底层的底板上表面，所述透气管与所述底板连接，所述透气管的上端高于所述标准层。优选地，所述循环系统包括循环水泵，所述循环水泵的入口与所述循环水容器内的水连通，出口通过管道与所述盛水容器连通，所述循环水容器和所述盛水容器通过限位孔连通。优选地，所述底层的底板上设置一圆柱形凸起，所述凸起的上表面设置有连接孔，所述连接孔内设置有内螺纹，所述透气管的下端设置有外螺纹，且所述内螺纹与所述外螺纹的尺寸相匹配。优选地，所述盛水容器中心位置设置有圆形凹槽，所述圆形凹槽的内径与所述底座的外径尺寸相匹配，所述底座放置在所述环形凹槽内。优选地，所述底层包括空心圆柱、上环形翼板、下环形翼板和所述底板，所述底板与所述空心圆柱固接，所述上环形翼板、下环形翼板的内径与所述空心圆柱外径相匹配并固接，所述上环形翼板和所述下环形翼板之间固接有第一加强肋。优选地，所述上环形翼板上表面与所述空心圆柱的上表面齐平，所述下环形翼板下表面与所述空心圆柱的下表面齐平，所述底层与所述标准层通过螺栓连接。优选地，所述标准层包括两个半环形空心圆柱、两个上半环形翼板和两个下半环形翼板，所述上半环形翼板、下半环形翼板的内径与所述半环形空心圆柱外径相匹配且固接，所述上半环形翼板和所述下半环形翼板之间固接有第二加强肋，所述半环形空心圆柱的壁上设置有第三通孔，所述第三通孔上连接橡胶塞。优选地，所述上半环形翼板上表面与所述半环形空心圆柱上表面齐平，所述下半环形翼板下表面与所述半环形空心圆柱下表面齐平，所述标准层之间通过螺栓连接。本专利技术还公开了一种渐进式干湿循环试验装置的使用方法，该方法应用以上所述的渐进式干湿循环的试验装置，包括如下步骤：(1)将一节所述透气管与所述底层的底板连接，在所述底层中加入3-8mm砂或石子，压实至距离所述底层的顶面5-10mm处，再加入3-5mm砂子，将砂子铺平后放入1张滤纸；(2)将所述底层与所述标准层连接，通过插接方式连接所述透气管；(3)计算1节所述标准层中所需配制所需含水率散土的质量，将所述散土加入所述标准层内，用击实锤对所述散土击实至所需干密度后，连接下1节所述标准层，并接高1节所述透气管，然后再称量散土并加土击实，如此循环，直至完成土柱制备，开始干湿循环试验；(4)将所述土柱放入烘箱内，温度调至40度，通过称量的方式反算出所述土柱含水率，当含水率烘至所需含水率时，将所述土柱从烘箱中抬出并放入所述盛水容器中，将所述底座与所述盛水容器连接，向所述盛水容器中加水，使所述盛水容器中的液面与所述底层的上表面齐平后即停止加水，使所述循环系统工作，使所述盛水容器中的液面维持在该水平；(5)由于毛细水作用，水分逐渐向所述土柱上方运移，当水分上升至所述标准层顶面时，关闭所述循环系统，打开所述循环水容器和所述盛水容器下端的放水管的开关放水；(6)用标准环刀按照规范进行取样，每层标准层取4-8个土样，用于直接剪切试验；(7)如上述步骤6，取顶层所述标准层的土样后，此时顶层所述标准层土样经历了1次干湿循环，对土样进行直接剪切试验，此时即获得1次干湿循环后土样的直接剪切强度；(8)按照步骤4和步骤5，将所述土柱放入烘箱中，温度调至40度进行烘干，当烘至所需含水率时，将所述土柱从烘箱中抬出放入所述盛水容器中，水分上升至次顶层的所述标准层顶面时，此时次顶层的所述标准层土样经历了2次干湿循环，按照步骤6取样后，进行直接剪切试验，此时获得2次干湿循环后土样的直接剪切强度；(9)按照步骤4和步骤5，如此循环，可获得3次、4次……干湿循环后的土样，相应地获得对应次数的干湿循环后土样的直接剪切强度；(10)至此，渐进式干湿循环方法土柱试验结束；根据所获得渐进式干湿循环方法所得剪切强度，可用于评价和分析路基或城墙的病害成因及防护方法。优选地，所述标准层与所述底层通过螺栓连接，不同所述标准层之间通过螺栓连接。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的渐进式干湿循环的试验装置，包括供水容器、土柱系统和透气系统，所述供水容器为一同心双圆柱形的容器，内层的圆柱形容器构成盛水容器，且所述盛水容器与所述土柱系统连接，外层的圆柱形容器构成循环水容器，所述循环水容器和所述盛水容器通过循环系统连通，所述循环水容器和所述盛水容器的下端均设置有放水管，所述放水管上连接有开关；所述土柱系统包括底座、底层和若干标准层，所述底座上设置有透水孔，所述底层的底板与所述底座连接，所述底座与所述盛水容器连接，所述底层的上端与所述标准层连接，所述底层的底板上设置有若干第一通孔；透气系统包括若干节插接在一起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种渐进式干湿循环的试验装置，其特征在于：包括供水容器、土柱系统和透气系统，所述土柱系统与所述供水容器连接，所述透气系统与所述土柱系统连接；所述供水容器为一同心双圆柱形的容器，内层的圆柱形容器构成盛水容器，且所述盛水容器与所述土柱系统连接，外层的圆柱形容器构成循环水容器，所述循环水容器和所述盛水容器通过循环系统连通，所述循环水容器和所述盛水容器的下端均设置有放水管，所述放水管上连接有开关；所述土柱系统包括底座、底层和若干标准层，所述底座上设置有透水孔，所述底层的底板与所述底座连接，所述底座与所述盛水容器连接，所述底层的上端与所述标准层连接，所述底层的底板上设置有若干第一通孔；所述透气系统包括若干节插接在一起的透气管，每节所述透气管的壁上均设置有第二通孔，所述透气管穿过所述标准层插入到所述底层的底板上表面，所述透气管与所述底板连接，所述透气管的上端高于所述标准层。

【技术特征摘要】
1.一种渐进式干湿循环的试验装置，其特征在于：包括供水容器、土柱系统和透气系统，所述土柱系统与所述供水容器连接，所述透气系统与所述土柱系统连接；所述供水容器为一同心双圆柱形的容器，内层的圆柱形容器构成盛水容器，且所述盛水容器与所述土柱系统连接，外层的圆柱形容器构成循环水容器，所述循环水容器和所述盛水容器通过循环系统连通，所述循环水容器和所述盛水容器的下端均设置有放水管，所述放水管上连接有开关；所述土柱系统包括底座、底层和若干标准层，所述底座上设置有透水孔，所述底层的底板与所述底座连接，所述底座与所述盛水容器连接，所述底层的上端与所述标准层连接，所述底层的底板上设置有若干第一通孔；所述透气系统包括若干节插接在一起的透气管，每节所述透气管的壁上均设置有第二通孔，所述透气管穿过所述标准层插入到所述底层的底板上表面，所述透气管与所述底板连接，所述透气管的上端高于所述标准层。2.根据权利要求1所述的渐进式干湿循环的试验装置，其特征在于：所述循环系统包括循环水泵，所述循环水泵的入口与所述循环水容器内的水连通，出口通过管道与所述盛水容器连通，所述循环水容器和所述盛水容器通过限位孔连通。3.根据权利要求1所述的渐进式干湿循环的试验装置，其特征在于：所述底层的底板上设置一圆柱形凸起，所述凸起的上表面设置有连接孔，所述连接孔内设置有内螺纹，所述透气管的下端设置有外螺纹，且所述内螺纹与所述外螺纹的尺寸相匹配。4.根据权利要求1所述的渐进式干湿循环的试验装置，其特征在于：所述盛水容器中心位置设置有圆形凹槽，所述圆形凹槽的内径与所述底座的外径尺寸相匹配，所述底座放置在所述环形凹槽内。5.根据权利要求1所述的渐进式干湿循环的试验装置，其特征在于：所述底层包括空心圆柱、上环形翼板、下环形翼板和所述底板，所述底板与所述空心圆柱固接，所述上环形翼板、下环形翼板的内径与所述空心圆柱外径相匹配并固接，所述上环形翼板和所述下环形翼板之间固接有第一加强肋。6.根据权利要求5所述的渐进式干湿循环的试验装置，其特征在于：所述上环形翼板上表面与所述空心圆柱的上表面齐平，所述下环形翼板下表面与所述空心圆柱的下表面齐平，所述底层与所述标准层通过螺栓连接。7.根据权利要求1所述的渐进式干湿循环的试验装置，其特征在于：所述标准层包括两个半环形空心圆柱、两个上半环形翼板和两个下半环形翼板，所述上半环形翼板、下半环形翼板的内径与所述半环形空心圆柱外径相匹配且固接，所述上半环形翼板和所述下半环形翼板之间固接有第二加强肋，所述半环形空心圆柱的壁上设置有第三通孔，所述第三通孔上连接橡胶塞。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：任克彬，杨振威，李新明，尹松，卢天佑，刘晨辉，
申请(专利权)人：河南省文物建筑保护研究院，
类型：发明
国别省市：河南,41