[发明专利]可控气压的多功能土样加热试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种土样试验设备，特别是涉及一种可控气压的多功能土样加热试验系统。

背景技术

土工试验是为了测定土的基本工程性质而制定的一套试验方法，包括含水率试验、密度试验、三轴压缩试验、渗透试验、固结试验等，其中三轴压缩试验主要用于测定土样的力学性能。

随着我国城市化进程的加快，城市人口不断增多，可利用空间越来越少，城市地下空间的开发利用（如城市轨道交通系统）不仅缓解了城市繁重的交通压力，而且还有效利用了城市空间，为城市的可持续发展做出了重要贡献。但由于隧道、轨道交通系统等的环境封闭性，一旦发生火灾，往往会产生持续的高温（1000℃），这不仅会对隧道等地下结构产生严重的损害，同时，由于持续的高温作用，也会引起隧道周围土体的温度升高，进而对土体的力学性能产生较大影响。在研究工作中，为了测试土体在经历高温环境作用后的力学性能的变化，需将根据《土工试验方法标准》制成的饱和土样进行加热处理，然后再利用非饱和土三轴试验设备对加热后的土样进行力学性能测试，进而测定高温环境后土的力学性能。

目前，对土样加热使用的加热设备多数为各种加热炉或烘干用的烘箱或各种简单的加热、干燥设备等。现有的这些加热、烘干、干燥设备和技术存在的问题主要是在对土样进行加热过程中，无法对蒸汽压力进行控制，也无法实时确定高温下土样的饱和度和含水量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种可方便地按照设定的温度对土样进行高温加热处理，并可在对土样高温加热过程中保持蒸汽压力维持在设定的值，且能实时测定高温下土样的饱和度和含水量的可控气压的多功能土样加热试验系统。

为实现上述目的，本发明提供一种可控气压的多功能土样加热试验系统，包括加热设备、土样密封容器、可调式泄压阀、称量装置和设于称量装置上的冷凝水容器，所述土样密封容器置于加热设备中，所述土样密封容器通过一连接管与可调式泄压阀连接，所述可调式泄压阀通过一冷凝管与冷凝水容器连接。

优选地，所述土样密封容器包括容器本体和与容器本体螺纹连接的容器上盖，所述连接管固定设在容器上盖上且与容器本体内部连通。

进一步地，所述容器本体内还设有一土样装卸支架，所述土样装卸支架包括支架底座和至少三根支撑杆，所述支撑杆下端与支架底座可拆卸连接。

优选地，所述支撑杆上端设有预留孔，所述支撑杆上端侧面与容器本体内壁之间设有与预留孔连通的空隙。

进一步地，所述容器本体内壁上设有容纳支撑杆的凹槽。

优选地，所述容器本体的顶端与容器上盖之间设有第一密封垫，所述容器上盖底端与容器本体之间设有第二密封垫。

进一步地，所述加热设备包括加热炉炉体和设于炉体开口处的炉盖，所述炉体内设有加热热源，所述土样密封容器通过连接管固定在炉盖上。

优选地，所述连接管套有保温管，所述保温管置于可调式泄压阀与炉盖之间。

进一步地，还包括一气体分析仪，所述气体分析仪与冷凝水容器连接，所述冷凝水容器为一密闭容器。

进一步地，还包括数据采集系统，所述称量装置、气体分析仪都与数据采集系统连接。

如上所述，本发明涉及的可控气压的多功能土样加热试验系统，具有以下有益效果：

该可控气压的多功能土样加热试验系统将土样放置在土样密封容器中并按照设定的温度进行加热，通过可调式泄压阀对土样在高温环境下的蒸汽压力进行调节控制，维持土样蒸汽压力为恒定值，有效防止土样在高温环境下变形，且该加热试验系统通过测量冷凝水的质量来实时测定土样的饱和度和含水量。进一步地，通过气体分析仪确定土样加热过程中产生的气体来分析土样在高温环境下可能发生的相变，数据采集系统实时处理并显示测量结果，便于实验室人员及时掌握土样的变化。同时，多个支撑杆与支架底座的可拆卸连接便于土样的装卸，有效避免土样受到扰动，且支撑杆与容器本体内壁之间设有的预留空隙，方便土样装卸支架的放入和取出。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为本发明中土样密封容器的结构示意图。

图4为图3的B-B向剖视图。

图5为图3的C圈放大图。

图6为本发明中支架的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。