[发明专利]膨胀力与饱和渗透多功能试验仪

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种膨胀力与饱和渗透多功能试验仪。

背景技术

膨胀压力试验仪主要是用于研究含粘土矿物材料的膨胀力，饱和渗透试验设备主要是用于研究土的饱和渗透系数。现有膨胀压力试验仪及饱和渗透试验设备仅能分别测定试样在室温条件下的膨胀力特性和渗透系数，而对于需要在较高温度情况下进行膨胀力及渗透试验的材料来说则无能为力。例如当前研究热点问题，高放废物深地质处置库中采用的缓冲/回填材料——高压实膨润土需要在高温、低渗透性环境下进行试验以期对膨润土所处的现实环境进行模拟。

现有的试验仪岩石膨胀压力试验仪，包括：螺母；平垫圈；横梁；摆柱；接头；压力传感器；上压板；金属透水板；试件；套环；调整器；容器。容器包括底板和上部凹槽，其置于膨胀压力试验仪底部，支撑螺母、平垫圈、横梁、摆柱、接头；压力传感器、上压板、金属透水板、试件、套环；调整件旋入容器底板底部边缘处；摆柱旋入容器底板顶部边缘处；试件置于容器上部凹槽底部；金属透水板夹在试件两端；上压板置于上部的金属透水板顶部；压力传感器置于上压板顶部；接头置于压力传感器顶部；加力装置置于接头顶部；横梁通过螺母固定在摆柱上，并套在加力装置外，限制加力装置水平位移。该仪器部件多，操作复杂，测量精度不高，人工采集数据，施加水头压力有限，温度控制有限。(中交第二公路勘察设计研究院冲华人民共和国行业标准-公路工程岩石试验规程(JTG E41-2005).2005，8，1：21-22。)

饱和渗透试验设备，主要是变水头试验法的装置，包括：带开关的水头管，其侧壁设有刻度；透明塑料筒，其侧壁顶端开有小孔；透水石。带开关的水头管连接透明塑料筒的底部，试样放置在透明塑料筒底部，透水石夹在试样顶端和低端。该仪器测量精度不高，人工采集数据，施加水头压力有限，温度控制有限。(陈仲颐，周景星，王洪瑾.土力学[M].北京：清华大学出版社，1994.42-43。)

发明内容

本发明目的是提供一种膨胀力与饱和渗透多功能试验仪，解决了常规膨胀压力试验仪与饱和渗透试验设备的上述不足，可用于高温度，高水头压力控制下土体膨胀力与饱和渗透系数的试验研究。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种膨胀力与饱和渗透多功能试验仪，该多功能试验仪包括渗透膨胀室、温控烘箱、GDS水压/体积控制器、数据采集仪和压样模具；渗透膨胀室置于温控烘箱内，GDS水压/体积控制器置于温控烘箱外，通过导管连接渗透膨胀室，数据采集仪置于温控烘箱外，通过数据线与渗透膨胀室连接；压样模具是独立结构，置于温控烘箱外。

所述的GDS水压/体积控制器又称标准压力/体积控制器，是一个通用的水压源和体变测量仪。主要用于商业和教学土力学实验室，该仪器可以作为一个恒定的压力源，代替传统实验室压力源，如水银柱、压缩空气、油泵、静载装置。也可以作为一个体变计，分辨率1mm³。另外，仪器可以通过控制面板编程，按照斜率和循环加载方式加压或按时间线性变化，控制体变。这意味着该装置也是渗透试验的理想设备，可以实现恒定流速或恒定水头。

进一步，所述的渗透膨胀室包括底座、试样环、透水石、密封圈、不锈钢活塞、钢罩、力传感器和溶液瓶，底座侧壁设有孔，顶部设有环形水槽，环形水槽底部设孔与侧壁孔贯穿，环形水槽顶部放置透水石；试样环置于底座上，且为环形中空结构供放置试样、固定透水石，且试样环的外侧设有密封圈；不锈钢活塞插入试样环内，其下端与透水石接触，且不锈钢活塞的侧壁和底部设有贯穿孔，侧壁设有密封圈；钢罩通过旋转置于底座上，且侧壁设有孔；力传感器通过旋转置于钢罩顶部，底部压于不锈钢活塞上；底座侧壁所设孔一端连接GDS水压/体积控制器，另一端排除底座环形水槽中气泡再封闭；不锈钢活塞和钢罩侧壁所设孔提供渗流通道；渗透膨胀室通体未采用螺栓固定。

所述的试样两端固定有透水石。

所述的温控烘箱包括数控操作板和烘箱，数控操作板可精确显示、调节烘箱的温度；烘箱，其外壳由冷轧钢板制成，外壳与内胆之间用陶瓷纤维和岩棉充填，形成可靠的隔热层；内胆采用钢板或不锈钢板，内胆底部不锈钢管状电加热器，调节渗透膨胀室温度，控制范围是0-500℃，精度为±0.1℃；数控操作板安置在烘箱箱门左侧，通过导线连接烘箱底部的不锈钢管状电加热器。