一种干湿循环装置及基于该装置的干湿循环方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于岩土工程技术领域，公开了一种干湿循环装置，包括：第一轴力传导帽、第二轴力传导帽、试样容置筒、施力弹簧以及透水垫板；所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽嵌于所述试样容置筒两端，将试样压紧在所述试样容置筒内；所述施力弹簧两端分别连接在所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽上，将所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽轴向拉紧，用于对所述试样施加轴向压力；所述透水垫板为两块，分别设置在所述试样两端与所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽之间。本发明专利技术提供一种能够可靠模拟土体增减水状态的装置。

A dry wet circulation device and a dry wet cycle method based on the device

The invention belongs to the field of geotechnical engineering, and discloses a dry-wet cycling device, which comprises a first axial force conduction cap, a second axial force conduction cap, a sample container, a force spring and a water permeable pad; a first axial force conduction cap and the second axial force conduction cap are embedded at both ends of the sample container, and the specimen is pressed tightly. The first axial force conduction cap and the second axial force conduction cap are axially tightened to exert axial pressure on the specimen, and the permeable pad plate is arranged in two pieces, respectively. Between the two ends of the sample and the first axial force transmitting cap and the second axial force transmitting cap. The invention provides a device capable of reliably simulating soil water status.

【技术实现步骤摘要】
一种干湿循环装置及基于该装置的干湿循环方法
本专利技术涉及岩土工程
，特别涉及一种干湿循环装置及基于该装置的干湿循环方法。
技术介绍
在自然条件下，由于大气降水与蒸发、地下水位上升与下降等现象的作用，使路基土体含水率长期处于周期性的动态变化中。已有研究表明，干湿循环作用使得土体材料的力学性质发生变化。为了研究土样力学性质的变化规律，需要模拟其在真实条件下的受力状态和含水量变化情况。目前针对土体干湿循环过程的研究方法主要分基质吸力控制和非基质吸力控制两种方法。使用基质吸力控制的方法比较精确，但是增湿和干燥需要的时间长、且难以对多个土样同时进行干湿循环。非基质吸力控制的方法一般采用喷水增湿、风干失水，很难同时做到定量增失水和还原受力状态。
技术实现思路
本专利技术提供一种干湿循环装置及基于该装置的干湿循环方法，提升试验模拟增失水和受力的可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种干湿循环装置，包括：第一轴力传导帽、第二轴力传导帽、试样容置筒、施力弹簧以及透水垫板；所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽嵌于所述试样容置筒两端，将试样压紧在所述试样容置筒内；所述施力弹簧两端分别连接在所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽上，将所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽轴向拉紧，用于对所述试样施加轴向压力；所述透水垫板为两块，分别设置在所述试样两端与所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽之间。进一步地，所述第一轴力传导帽以及第二轴力传导帽上开设有注水孔。进一步地，所述第一轴力传导帽包括：第一轴力传导座；所述第一轴力传导座中部开设轴向通孔，构成所述注水孔；所述第一轴力传导座的轴向底端抵靠在所述透水垫板上，所述第一轴力传导座的轴向顶端与所述施力弹簧的端部相连。进一步地，所述第一轴力传导座的轴向顶端边沿开设有径向凸缘，所述径向凸缘的边缘开设有弹簧连接孔，所述施力弹簧的一端钩挂在所述弹簧连接孔内。进一步地，所述径向凸缘的上端面开设有弹簧端部顶端容置凹槽；所述弹簧端部顶端容置凹槽设置在所述径向凸缘的边沿和所述弹簧连接孔之间。进一步地，所述径向凸缘的侧壁上开设有弹簧端部侧壁容置凹槽；所述弹簧端部侧壁容置凹槽与所述弹簧端部顶端容置凹槽相通。进一步地，所述弹簧端部侧壁容置凹槽与所述弹簧端部顶端容置凹槽的衔接部设置成弧面结构。进一步地，所述弹簧连接孔的数量为两个或者两个以上；两个或者两个以上所述弹簧连接孔均匀设置在所述径向凸缘上。进一步地，所述试样容置筒包括：扣合的两瓣侧限壁；所述扣合的两瓣侧限壁外套接有卡箍，用于压紧所述扣合的两瓣侧限壁，形成完整的筒形结构。一种干湿循环方法，采用所述的干湿循环装置执行；并包括以下步骤：在试样外包裹一层防水膜，置于一瓣侧限壁中部，盖上另一瓣侧限壁，在试样两端依次分别放置滤纸片和透水垫板，拧紧所述卡箍，将第一轴力传导帽和第二轴力传导帽置于试样容置套筒两端，通过施力弹簧压紧，并称量装置整体的重量M0；模拟土体吸水过程，获取试样达到预定含水率所需增加的水的质量m1，将装置竖直放置于高精度电子秤上，通过注水孔滴加蒸馏水，使整个装置的重量达到静置一段时间，直至蒸馏水渗入到试样中，将装置整体倒转放置，从另外一个注水孔滴加蒸馏水，使装置整体的重量达到M0+m1，封堵注水孔静置一定时间，直至蒸馏水渗入到试样中；模拟土体失水过程，获取试样达到预定含水率需要减少的水的质量m2，开放两端注水孔，平躺放置于35℃的鼓风烘箱中，让试样中的水通过透水石蒸发，每隔一段时间记录装置整体的重量，达到预定质量M0-m2时封堵注水孔。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请实施例中提供的干湿循环装置及基于该装置的干湿循环方法，通过第一轴力传导帽、第二轴力传导帽、试样容置筒以及施力弹簧形成试样轴向施力结构，模拟实际的受力状况；同时，施力弹簧能够高效的适应土体试样微小的膨胀，始终保持稳定的轴向压力，提升模拟的可靠性；通过透水垫板一方面能够将轴向力均匀的施加到试样上，另一方面能够将施加的水均匀的分散到试样上，实现可靠的增减水模拟；从而整体上提升了干湿循环模拟的可靠性。附图说明图1为本专利技术提供的干湿循环装置的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为图1的剖视图；图4为第一轴力传导帽的结构示意图。具体实施方式本申请实施例通过提供一种干湿循环装置及基于该装置的干湿循环方法，提升试验模拟增失水和受力的可靠性。为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本专利技术实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。参见图1，干湿循环装置，包括：第一轴力传导帽1、第二轴力传导帽2、试样容置筒3、施力弹簧以及透水垫板。所述第一轴力传导帽1以及所述第二轴力传导帽2嵌于所述试样容置筒3两端，将试样压紧在所述试样容置筒3内；也就是说，通过试样容置筒3作为试样的承载容器，实现状态约束，而后通过所述第一轴力传导帽1以及所述第二轴力传导帽2施加轴向压力，模拟土体的受力状况；所述施力弹簧两端分别连接在所述第一轴力传导帽1以及所述第二轴力传导帽2上，将所述第一轴力传导帽1以及所述第二轴力传导帽2轴向拉紧，用于对所述试样施加轴向压力；也就是说，施力组件通过施力弹簧实现，能够高效的适应试样的膨胀形变；一般来说，为了提升施力的可靠性，采用至少两根施力弹簧，相对设置在试样两侧使得施力的合力处于试样中轴线上，一方面保证施力结构的稳定性；另一方面，保证施力的方向的稳定性。参见图2和图4，一般来说，可选用两根施力弹簧，如第一施力弹簧5和第二施力弹簧6。当然，还可以是三根，各自成120度夹角的方式，还可以是四根，各自成90度夹角的形式。始终以保持所述第一轴力传导帽1以及所述第二轴力传导帽2的均匀受力为原则。所述透水垫板为两块，分别设置在所述试样两端与所述第一轴力传导帽1以及所述第二轴力传导帽2之间。一般面能够使得所述第一轴力传导帽1以及第二轴力传导帽2施加的轴向力能够均匀分散到试样上，同时也能够使得水能够均匀可靠的增失。参见图4，一般来说，透水垫板为两块，即第一透水垫板9和第二透水垫板10，分别对应设置在试样两端，用于将滴加的水，均匀分散或者便于蒸发失水。通常，透水垫板可采用透水材料制备，也可以采用透水石制备。所述第一轴力传导帽1以及第二轴力传导帽2上开设有注水孔7，作为滴加水的通道。具体来说，所述第一轴力传导帽1以及第二轴力传导帽2的结构一致，下面就以第一轴力传导帽1为例进行说明。所述第一轴力传导帽1包括：第一轴力传导座12；所述第一轴力传导座12中部开设轴向通孔，构成所述注水孔7；所述第一轴力传导座12的轴向底端抵靠在所述透水垫板9上，所述第一轴力传导座12的轴向顶端与所述施力弹簧的端部相连。一般来说，所述第一轴力传导座12的整体形态与试样容置筒3的内腔形态相匹配一致，通常为圆柱形，开设注水孔7后形成筒形结构。一般来说，在满足结构强度的情况下，注水孔的直径越大越好，便于提高烘干失水时的效率，且尽可能的降低第一轴力传导帽1的重量，尽量都降低其自重对试样的施力影响，最大限度的保持装置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干湿循环装置，其特征在于，包括：第一轴力传导帽、第二轴力传导帽、试样容置筒、施力弹簧以及透水垫板；所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽嵌于所述试样容置筒两端，将试样压紧在所述试样容置筒内；所述施力弹簧两端分别连接在所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽上，将所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽轴向拉紧，用于对所述试样施加轴向压力；所述透水垫板为两块，分别设置在所述试样两端与所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽之间。

【技术特征摘要】
1.一种干湿循环装置，其特征在于，包括：第一轴力传导帽、第二轴力传导帽、试样容置筒、施力弹簧以及透水垫板；所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽嵌于所述试样容置筒两端，将试样压紧在所述试样容置筒内；所述施力弹簧两端分别连接在所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽上，将所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽轴向拉紧，用于对所述试样施加轴向压力；所述透水垫板为两块，分别设置在所述试样两端与所述第一轴力传导帽以及所述第二轴力传导帽之间。2.如权利要求1所述的干湿循环装置，其特征在于，所述第一轴力传导帽以及第二轴力传导帽上开设有注水孔。3.如权利要求2所述的干湿循环装置，其特征在于，所述第一轴力传导帽包括：第一轴力传导座；所述第一轴力传导座中部开设轴向通孔，构成所述注水孔；所述第一轴力传导座的轴向底端抵靠在所述透水垫板上，所述第一轴力传导座的轴向顶端与所述施力弹簧的端部相连。4.如权利要求3所述的干湿循环装置，其特征在于：所述第一轴力传导座的轴向顶端边沿开设有径向凸缘，所述径向凸缘的边缘开设有弹簧连接孔，所述施力弹簧的一端钩挂在所述弹簧连接孔内。5.如权利要求4所述的干湿循环装置，其特征在于：所述径向凸缘的上端面开设有弹簧端部顶端容置凹槽；所述弹簧端部顶端容置凹槽设置在所述径向凸缘的边沿和所述弹簧连接孔之间。6.如权利要求5所述的干湿循环装置，其特征在于：所述径向凸缘的侧壁上开设有弹簧端部侧壁容置凹槽；所述弹簧端部侧壁容置凹槽与所述弹簧端部顶端容置凹...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢正，唐楚轩，姚海林，方燃，鲜少华，佘建波，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42