一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置，固结装置包括固结室，固结室设置在水箱内，并与控温系统相连，控温系统用于提供循环热载荷，固结室的顶部与倒T形结构的定位杆连接，定位杆用于确定土样的轴向应变。本发明专利技术能简单高效地监测边界条件下温度对土体应变的影响大小。

【技术实现步骤摘要】
一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置
本专利技术属于岩土工程
，具体涉及一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置。
技术介绍
土体的变形特性等一些力学性质是岩土工程中重要的参数，对实际工程具有指导意义。土体的固结沉降的演化规律是评价工程安全性的重要依据，目前最关注的是力学加载和自重引起的沉降现象。然而近年来，全球气候变化异常，而其中温度成为一个重要的影响因素，如昼夜温度交替变化会引起土体发生不可逆的变形等都是亟须解决的关键问题。另一方面，蒸发引起的地表开裂以及地热资源的开发等都是和温度有密切关系的，不同的温度变化情况会导致土体呈现不同的力学性质，因此在分析此类问题时，有必要研究温度的影响。研究温度循环变化条件下岩土变形特性的思路通常是：将现场取得的原状土样置于高压固结装置中，设定好所需的温度状态，在该温度下进行施加压力进行固结试验；另一方面，在某一固结压力下，进行温度循环变化，并实时监测整个过程中土样的位移变化情况。如何在固结试验中实现温度的循环变化是目前研究土体温度效应的关键问题。固结装置是一种常用的土工试验装置，用于测定在不同载荷和有侧限的条件下土的膨胀和压缩性能，可以进行正常慢固结试验和快速固结试验，测定前期固结压力和固结系数。目前常规固结试验的测试精度和可控性已经得到了国内外岩土力学领域的广泛认可，且对土体的固结试验通常是在恒温条件下进行的，随着研究的深入和目前实际问题的需要，常规类试验已经明显不足。有必要设计一种温度变化的固结试验装置，用于研究不同边界条件下土体的压缩性及胀缩性，以使得其在温度循环变化中监测土样的位移变化情况。在之前的大多数试验中，使用普通钢制成的温控固结装置环横向限制土壤样本。然而，普通钢的线性热膨胀系数与土壤骨架的热膨胀系数相当，在加热和冷却过程中，普通钢环经历膨胀和收缩，对土壤试样施加不可忽略的侧向应变。但殷钢最大的特点就是随温度的变形极小，适合于制作对温度变形有严格要求的零件。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置，在温度循环变化中监测装置中土样的轴向应变变化情况。本专利技术采用以下技术方案：一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置，包括固结装置和控温系统，固结装置包括固结室，固结室设置在水箱内，并与控温系统相连，控温系统用于提供循环热载荷，固结室的顶部与倒T形结构的定位杆连接，定位杆用于确定土样的轴向应变。具体的，固结室自下至上依次包括圆形底座、第一透水石、环形中空结构的试样室、不锈钢环和环形盖板，第一透水石设置在圆形底座的中间，试样室设置在第一透水石上，用于放置土样，土样的边界和中心位置分别设置有热电偶，不锈钢环与试样室连接，环形盖板通过螺栓与圆形底座连接。进一步的，圆形底座的上表面开设有圆形直壁凹槽，用于安装固结室；在圆形直壁凹槽的底面上以中心点为圆心开设有两道环形槽，用于连接螺纹管，通过螺纹管与控温系统连接。更进一步的，第一透水石的上表面与环形凹槽的底面平齐设置；试样室的下端嵌入设置在圆形底座上表面开设的圆形直壁凹槽内。进一步的，控温装置包括水浴容器，水浴容器内设置有温度控制器和循环泵，循环泵通过管路与圆形底座两侧设置的进出水用阀门的入口端连接，阀门的出口端与第一透水石下部左右两侧设置的螺纹管连接形成液体循环回路。进一步的，不锈钢环内侧下部设置有殷钢环。具体的，定位杆的下端设置有第二透水石，定位杆的中间段连接有位移传感器。具体的，水箱的外部设置有泡沫板。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置，可模拟复杂温度和应力边界条件下的饱和土力学试验，研究土体的热-水-力耦合特性；设计开发和生产制造的周期短，涉及的装置结构简单，操作简便，安装测试十分便捷，成本低，实用性强。进一步的，测量边界条件下土体应变用温控固结装置，其特征在于，水箱内水温引起固结室内温度变化时，土样体积热胀冷缩，直至变形趋于稳定，该过程中的形变直接体现在竖向位移杆的运动中，从而间接地反映出土中孔隙水压力与转为土粒间的有效应力相互转化过程，便于探究边界温度与土样应力应变间的数学关系。进一步的，设置固结室内底座上圆形直壁凹槽，便于安装和保护O形螺纹管。进一步的，采用水浴控温方式，实现了固结室内部的温度控制，模拟试样在不同工况条件下的温度边界条件。进一步的，采用刚度大的不锈钢制作固结室，并采用殷钢作为不锈钢环材料以限制土样的水平变形。综上所述，本专利技术能简单高效地监测边界条件下温度对土体应变的影响大小。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为温控固结装置整体结构示意图；图2为固结装置外形示意图；图3为固结装置结构示意图；图4为固结室内壁结构示意图；图5为固结室底部结构详图；图6为固结室构件材料示意图；图7为固结室底座结构示意图；图8为固结装置1-1截面图；图9为固结装置2-2、3-3截面图；图10为黏土的轴向应变结果图，其中，(a)为普通钢制成的不锈钢环，(b)为殷钢制成的不锈钢环；图11为砂土的轴向应变结果图，其中，(a)为普通钢制成的不锈钢环，(b)为殷钢制成的不锈钢环；图12为无土样时测量温控固结装置的冷热变形。其中：1.阀门；2.泡沫板；3.螺栓；4.固结室；5.热电偶；6.定位杆；7.第一透水石；7’.第二透水石；8.不锈钢环；9.位移传感器；10.水位线；11.水箱；12.螺纹管；13.温度控制器；14.循环泵；15.水浴容器；16.殷钢环；17.环形凹槽。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本专利技术提供了一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置，用于岩土工程测量装置器制造。本专利技术在传统里程表的基础上进行了改进，使用殷钢固结装置环限制土体体积变化，便于观测土体一维形变。由固结室、透水石、殷钢环、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置，其特征在于，包括固结装置和控温系统，固结装置包括固结室(4)，固结室(4)设置在水箱(11)内，并与控温系统相连，控温系统用于提供循环热载荷，固结室(4)的顶部与倒T形结构的定位杆(6)连接，定位杆(6)用于确定土样的轴向应变。/n

【技术特征摘要】
1.一种测量边界条件下土体应变用温控固结装置，其特征在于，包括固结装置和控温系统，固结装置包括固结室(4)，固结室(4)设置在水箱(11)内，并与控温系统相连，控温系统用于提供循环热载荷，固结室(4)的顶部与倒T形结构的定位杆(6)连接，定位杆(6)用于确定土样的轴向应变。


2.根据权利要求1所述的测量边界条件下土体应变用温控固结装置，其特征在于，固结室(4)自下至上依次包括圆形底座、第一透水石(7)、环形中空结构的试样室、不锈钢环(8)和环形盖板，第一透水石(7)设置在圆形底座的中间，试样室设置在第一透水石(7)上，用于放置土样，土样的边界和中心位置分别设置有热电偶(5)，不锈钢环(8)与试样室连接，环形盖板通过螺栓(3)与圆形底座连接。


3.根据权利要求2所述的测量边界条件下土体应变用温控固结装置，其特征在于，圆形底座的上表面开设有圆形直壁凹槽，用于安装固结室(4)；在圆形直壁凹槽的底面上以中心点为圆心开设两道环形凹槽(17)，用于连接螺纹管(12)，通过螺纹管(12)与控温系统连接。


4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张继文，穆青翼，刘芬良，廖红建，曹杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，机械工业勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61