一种可调节土样饱和程度的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种可调节土样饱和程度的装置，包括饱和容器、称重系统、压力喷雾系统以及与称重系统、压力喷雾系统无线相连的控制系统；称重系统设于饱和容器内，包括电子秤、与电子秤上端固接的支架和设于支架上端的透水板，透水板可相对支架所在轴旋转；压力喷雾系统包括设置于透水板一侧的雾化喷头以及与之相连通的导水软管、导气软管，雾化喷头设于导轨上，且可沿导轨上下移动定位，雾化喷头前端向透水板方向延伸有一角度可调的喷嘴，雾化喷头后端设有雾化度调节阀。本实用新型专利技术的优点在于：结构简单、使用方便、省时省力，且能在实现按需调节饱和度的基础上最大程度地减小试验过程对试样的破坏。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节土样饱和程度的装置
本技术涉及土工试验领域，尤其涉及一种可调节土样饱和程度的装置。
技术介绍
降雨以及水位变化对土体力学特性的影响是不可逆的，在实验室试验过程中，通常采用干湿循环的实验方法来模拟地表浅层、路堤、边坡以及库区堤坝承受由水位升降或降雨-蒸发过程引起的干湿循环的影响。干湿循环是指某种物质在反复干燥、湿润状态下进行某种指标的试验过程。研究干湿循环条件下土的力学特性无论对设计新的土工结构还是评价已有土工结构的安全稳定性都具有重要的现实意义。例如，实验室采用“烘干-饱水-烘干”过程来近似模拟三峡库区消落带典型岩石受降雨以及库区水位反复升降引起库区消落带内的岩石往往处于干湿周期交替的状态，这种干湿周期交替作用(物理、化学、力学)比长期浸泡对岩石(体)的劣化要严重，属于“疲劳损伤”，是随循环次数累积性发展的(即每次效应并不显著，多次重复可使效应非线性累积增大)，直到达到边坡稳定的临界状态，促使地质灾害的发生。此外，干湿循环对于土体剪切特性、抗剪强度、临界循环应力和动强度等土力学特性都有一定的影响。顾名思义，干湿循环需要经历干燥、饱和过程交替进行。目前，干燥过程有成熟、完善的操作方法以及装置，此过程可利用烘箱实现在不同温度、不同运行时间干燥到任意含水率的智能化控制。因此，干燥过程可精细化操作。然而，现阶段饱和的过程受试验装置限制往往不能满足广大研究人员根据试验需要进行精细化操作的需求，其表现出如下问题：(1)中国专利CN201220526431.8，此土样饱和调节装置只有一个喷头从一个固定角度对土样进行喷水饱和，极易对试样表面产生冲刷作用，且不能实现喷洒均匀以及按需调节。(2)中国专利201710100231.3，此装置虽可实现对三轴试样的饱和，但结构复杂，且需要连接的接口较多，步骤冗长，需要先进行二氧化碳的饱和，再更换为抽气换水饱和。(3)现阶段的土样饱和过程主要是采用真空饱和法，操作方法如下：首先需要准备试样的饱和器，将装好试件的饱和器放入真空缸内，盖口涂一层凡士林，以防漏气；关闭阀门，开动抽气机，抽除缸内及土中气体；当真空压力达到-101.325(一个负大气压力值)后，稍微开启管夹，使清水从引水管徐徐注入真空缸内。在注水过程中，应调节管夹，使真空压力表上的数值基本上保持不变。待饱和器完全淹没水中后，即停止抽气，将引水管自水缸中抽出，令空气进入真空缸内，静待8h以上，借大气压力使试件饱和。该方法的缺点在于：①整套真空饱和装置复杂包括真空缸与抽气机，这两个装置包含多达3个开关；且真空缸与顶部盖子需要紧密连接，形成真空环境，这意味着需要凡士林等密封材料来涂抹连接处；抽气机需要定期更换机油来保证机器的正常运转。②真空饱和过程复杂首先需要将实验试样装入与之匹配的饱和器中；然后将饱和器放入真空缸，进入抽真空阶段，持续时间不小于1h；最后是注水过程，借大气压力试样饱和的时间不少于8h。③真空饱和条件苛刻抽气饱和需要与试样外形匹配的饱和器。饱和器能保证在注水过程中，空气压入的水柱不会冲坏试样，防止试样变形阻碍后续的试验正常进行。尤其对于异形的试样，例如抗拉试样，往往没有与之相匹配的饱和器来盛样，使得异形试样的饱和过程难以进行，一些列的干湿循环过程就无法实现。④试验结果单一本装置只能使试样完全饱和，并不能对试样的最终饱和度进行精确的控制。⑤费时，费力整个试验过程长达9个小时，对试验研究学者来说，饱和过程往往会影响后续实验的正常进行。费力：试验过程中需要人为的介入来注入水。这一系列的过程往往会导致试样抽取真空的时间以及试样泡水饱和的时间会因人为因素有些许不同，而初始条件不一样的试样组别往往会导致试验结果的较大出入，影响试验的精确。据此，目前急需一种结构简单、使用方便、省时省力，且能在实现按需调节饱和度的基础上最大程度地减小试验过程对试样破坏的土样饱和度调节装置。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种结构简单、使用方便、省时省力，且能在实现按需调节饱和度的基础上最大程度地减小试验过程对试样破坏的土样饱和度调节装置。本技术采用以下技术方案解决上述技术问题：一种可调节土样饱和程度的装置，包括饱和容器、称重系统、压力喷雾系统以及与称重系统、压力喷雾系统无线相连的控制系统；所述称重系统设置于饱和容器内，包括置于饱和容器底面的电子秤、与电子秤上端固接的支架以及设于支架上端且用于放置试样的透水板，透水板可相对支架所在轴旋转；所述压力喷雾系统包括设置于透水板一侧的雾化喷头以及与之相连通的导水软管、导气软管，雾化喷头设置于竖置的导轨上，且可沿导轨上下移动定位，雾化喷头前端向透水板方向延伸有一角度可调的喷嘴，雾化喷头后端则安装有雾化度调节阀。作为本技术的优选方式之一，所述饱和容器具体为一开口向上的容器，饱和容器底面呈3°倾角坡面，饱和容器上端盖设有一顶端带有出气孔的圆锥形容器盖。作为本技术的优选方式之一，所述坡面下端设有与外界连通的排水槽。作为本技术的优选方式之一，所述支架具体为空心支架，支架的空腔内设有置物杆；所述置物杆向上延伸至透水板下端并与之固接，置物杆下端则继续延伸至与一电机的转轴相接；所述透水板可以置物杆所在轴线为旋转轴，于水平平面内旋转运动。作为本技术的优选方式之一，所述透水板具有不同的尺寸和孔径规格。作为本技术的优选方式之一，所述透水板具体为开有上下贯通开孔的圆板，所述圆板的尺寸规格具体为39.1mm直径、50mm直径或61.8mm直径，相应尺寸规格圆板上的开孔的孔径规格则分别对应为10mm直径、13mm直径、16mm直径。作为本技术的优选方式之一，所述导水软管、导气软管分别呈螺旋形沿饱和容器四周内壁自下而上分布，且分布至靠近雾化喷头处则分别延伸出一支相应的转接导水软管、转接导气软管以连接雾化喷头；所述导水软管、导气软管的另一端则分别与导水管、导气管相连，且连接处还分别设有导水管电磁阀、导气管电磁阀。作为本技术的优选方式之一，所述导水管依次连接液压调节器和液体压力表、液体过滤器以及液体开关阀，并在打开液体开关阀后与水箱相连通；所述导气管末端依次连通空气调节器和气体压力表、空气过滤器以及空气开关阀，并在打开空气开关阀后与外界大气相连通。作为本技术的优选方式之一，所述导轨上的雾化喷头具体为三个，三个雾化喷头沿导轨上下依次竖直分布；所述雾化喷头上设有滑动圆槽口，喷嘴上设有上下贯通式滑动球，滑动圆槽口套设在滑动球上，使雾化喷头和喷嘴之间形成球绞连接。作为本技术的优选方式之一，所述控制系统具体包括一带有显示屏与输入界面的控制器，所述控制器无线连接饱和容器内的称重系统、压力喷雾系统。作为本技术的优选方式之一，所述控制器可单独调节最终质量以及实时显示试样质量，并具有清零、提示功能。作为本技术的优选方式之一，所述饱和容器内设有彼此独立分隔的四个仓室，每个仓室内分别设有一个称重系统与压力喷雾系统；所述控制器无线连接饱和容器内的四个称重系统、四个导水管电磁阀以及四个导气管电磁阀。上述装置的使用方法：(1)准备压力喷雾系统①打开压力喷雾系统中控制液体、空气的相应的液体开关阀、空气开关阀，并分别调节好对应的液压调节器、空气调节器及相应压力表；②根据试验以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节土样饱和程度的装置，其特征在于，包括饱和容器、称重系统、压力喷雾系统以及与称重系统、压力喷雾系统无线相连的控制系统；所述称重系统设置于饱和容器内，包括置于饱和容器底面的电子秤、与电子秤上端固接的支架以及设于支架上端且用于放置试样的透水板，透水板可相对支架所在轴旋转；所述压力喷雾系统包括设置于透水板一侧的雾化喷头以及与之相连通的导水软管、导气软管，雾化喷头设置于竖置的导轨上，且可沿导轨上下移动定位，雾化喷头前端向透水板方向延伸有一角度可调的喷嘴，雾化喷头后端则安装有雾化度调节阀。

【技术特征摘要】
1.一种可调节土样饱和程度的装置，其特征在于，包括饱和容器、称重系统、压力喷雾系统以及与称重系统、压力喷雾系统无线相连的控制系统；所述称重系统设置于饱和容器内，包括置于饱和容器底面的电子秤、与电子秤上端固接的支架以及设于支架上端且用于放置试样的透水板，透水板可相对支架所在轴旋转；所述压力喷雾系统包括设置于透水板一侧的雾化喷头以及与之相连通的导水软管、导气软管，雾化喷头设置于竖置的导轨上，且可沿导轨上下移动定位，雾化喷头前端向透水板方向延伸有一角度可调的喷嘴，雾化喷头后端则安装有雾化度调节阀。2.根据权利要求1所述的可调节土样饱和程度的装置，其特征在于，所述饱和容器具体为一开口向上的容器，饱和容器底面呈3°倾角坡面，饱和容器上端盖设有一顶端带有出气孔的圆锥形容器盖。3.根据权利要求2所述的可调节土样饱和程度的装置，其特征在于，所述坡面下端设有与外界连通的排水槽。4.根据权利要求1所述的可调节土样饱和程度的装置，其特征在于，所述支架具体为空心支架，支架的空腔内设有置物杆；所述置物杆向上延伸至透水板下端并与之固接，置物杆下端则继续延伸至与一电机的转轴相接；所述透水板可以置物杆所在轴线为旋转轴，于水平平面内旋转运动。5.根据权利要求1所述的可调节土样饱和程度的装置，其特征在于，所述导水软管、导气软管分别呈螺旋形沿饱和容器四...

【专利技术属性】
技术研发人员：任克彬，蒋桂芹，尹松，李新明，刘晨辉，卢天佑，程世昭，路广远，刘彭彭，
申请(专利权)人：河南省文物建筑保护研究院，中原工学院，
类型：新型
国别省市：河南,41