[发明专利]一种含气土的制备装置及方法

权利要求书

1.一种含气土的制备装置，其特征在于主体结构包括第一气液置换器、热缩管、第一三通阀门、第一阀门、第二阀门、第二三通阀门、反压控制器接口、第三阀门、第二气液置换器、第一尼龙管、土工三轴试验仪底座、土工三轴试验仪、轴向位移托架、位移传感器、压力室底座、第一围压控制器接口、第二围压控制器接口、压力室拉杆、丝杆螺旋、传力杆、第二尼龙管、第三尼龙管、第四尼龙管、砂土试样、上透水石、下透水石、试样下底座、试样上底座、压力室顶座、O型圈槽、尼龙管接口、第一橡皮垫、陶土板和第二橡皮垫；土工三轴试验仪的底部安装有土工三轴试验仪底座，土工三轴试验仪侧面安装有第二围压控制器接口，土工三轴试验仪的上部安装有轴向位移托架，轴向位移托架上安装有位移传感器，位移传感器正对压力室底座，压力室底座底部安装有第一围压控制器接口；压力室底座的顶部中间位置安装有试样下底座，试样下底座的上方设有试样上底座，试样下底座和试样上底座的同一侧均开有尼龙管接口，试样下底座通过尼龙管接口与第四尼龙管连接，试样上底座通过尼龙管接口与第三尼龙管连接，试样上底座的上部开有O型圈槽，试样上底座和试样下底座之间采用第一橡皮垫和第二橡皮垫密封形成芯腔，芯腔内安装有陶土板；试样上底座顶部安装有下透水石，下透水石顶部装有砂土试样，砂土试样顶部安装有上透水石，上透水石上部自下而上依次安装有传力杆和压力室顶座，压力室顶座通过压力室拉杆与压力室底座连接，压力室顶座顶部安装有丝杆螺旋；第四尼龙管通过第一阀门与第一三通阀门连接，第三尼龙管通过第二阀门与第一尼龙管的一端连接，第一尼龙管的另一端与第二三通阀门连接，第二三通阀门上接有反压控制器接口，第二三通阀门与第一三通阀门连通后与第一气液置换器管路连接，第一气液置换器与第一三通阀门之间的管路采用热缩管密封连接；砂土试样的顶部接有第二尼龙管，第二尼龙管通过第三阀门与第二气液置换器管路连接，第三阀门与第二气液置换器之间的管路采用热缩管密封连接；采用该装置能够制备饱和试样和含气土试样，具体制备过程为：

(1)制备饱和试样：将反压控制器接口、第一尼龙管、第二阀门、第三尼龙管依次连接，采用《土工试验方法标准GBT50123—1999》制备饱和试样，旋紧丝杆螺旋与压力室底座连接紧密并注水保持5-30kPa围压使砂土试样直立，具体数值视砂土试样直立情况而定；通过设置外接的反压控制器和围压控制器进行初始饱和，至砂土试样的孔隙水压力系数B≥0.90时，通过反压饱和进一步提高试样饱和度，至B≥0.98，饱和砂土试样制备完成；对制备的饱和砂土试样进行试验时，通过控制阀门，将反压控制器接口、第二三通阀门、第一尼龙管和第三尼龙管依次连接，开展试验即可；

(2)制备含气土试样：关闭第二阀门，打开第三阀门和第一阀门、将第一三通阀门转向与第一气液置换器相连，缓缓推进第二气液置换器，使第二气液置换器内的氮气依次通过热缩管、第三阀门、第二尼龙管进入砂土试样内部，砂土试样内部同时会排出等体积的水，排出的水通过第四尼龙管、第一阀门、第一三通阀门、热缩管进入第一气液置换器，完成含气土试样的制备，将制备的含气土试样按照预先设定的应力路径进行土工试验。

2.根据权利要求1所述含气土的制备装置，其特征在于所述连接第三阀门与第二气液置换器的管路、连接第一气液置换器与第一三通阀门的管路均为的高压软管，其耐压极限大于砂土试样内部的水压。