[发明专利]一种土工试验气压固结渗透仪及其试验监测方法

权利要求书

1.一种土工试验气压固结渗透仪，其特征在于，包括气压加载装置、联合固结渗透试样装置和试验指标测量装置；

所述气压加载装置包括底部固定座(18)、设置于固定座内的供压储备舱(35)、安装于供压储备舱顶部的活塞顶管(15)、分别安装于固定座两侧的支架(1)、两边分别套装于支架上部的水平反力横桥(5)、分别套装于两边支架上并位于反力横桥顶面的桥架螺栓(4)，在供压储备舱(35)上设置有外接供压管(34)以及与气压控制装置(32)连接的电子气压传感器(17)，在外接供压管上装有与气压控制装置连接的电控气阀(33)；

所述联合固结渗透试样装置包括安装于活塞顶管(15)顶部的托座(14)、置放于托座上的中心带两级阶梯圆形凹槽的底座(13)、安装于下面一级圆形凹槽中的下透水石(12)、底部置于上面一级圆形凹槽上的舱筒套(10)、设置于舱筒套内且上部带外凸环圈(21)的薄壁圆筒形取土器(9)、设置于取土器内上部的上透水石(25)、设置于取土器顶部压在上透水石上且带中心排水孔和上部螺纹孔的内舱压盖(7)、环套在取土器外围并压盖在舱筒套(10)顶面的环形盘式上压盒(8)、穿过反力横桥(5)插入内舱压盖中心螺孔的装有排水顶管阀(2)的外螺纹排水顶管(23)及其顶管锁紧螺栓(6)、对称设置于舱筒套(10)前后并穿过上压盒后插入底座(13)边沿插孔内的压杆(36)、分别配装于前后压杆上并位于上压盒顶面的压杆螺母(37)；所述舱筒套(10)内壁上部加工有一圈沉台(22)，所述取土器(9)的外凸环圈(21)止挡于沉台(22)上；上透水石(25)和下透水石(12)之间的腔体为试样舱(11)，在底座(13)上开设有从外侧壁通向下面一级圆形凹槽的进水道(24)；

所述试验指标量测装置包括安装于排水顶管(23)上的电子流量计(3)、安装于固定座(18)与活塞顶管(15)接触口处并与气压控制装置(32)电连接的电子位移传感器(16)、安装于托座(14)上的电子孔隙水压力计(26)、竖直卡装于反力横桥(5)上并依靠安装架(20)与支架(1)连接固定的进水口(30)带第二止水阀(29)的渗透水头管(19)、连接电子孔隙水压力计(26)和渗透水头管(19)的带有第一止水阀(27)的软导管(28)，电子孔隙水压力计(26)与底座进水道(24)的进水端连接；所述渗透水头管(19)为外壁刻有标尺的透明玻璃管。

2.根据权利要求1所述的一种土工试验气压固结渗透仪，其特征在于，所述取土器(9)的取土端为刃形切口。

3.根据权利要求1所述的一种土工试验气压固结渗透仪，其特征在于，在底座(13)的底面设置有定位块，对应在托座(14)上表面设置有可嵌入定位块的定位槽。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种土工试验气压固结渗透仪，其特征在于，在内舱压盖(7)的上部螺纹孔底垫有环形止水圈，在内舱压盖(7)外壁设置有卡套有2～3圈O型止水密封圈的凹槽，相邻的O型止水密封圈间之间涂抹有黄油；在上压盒(8)、舱筒套(10)与取土器外凸环圈(21)三者之间的间隙内垫设有橡胶封水圈，在舱筒套(10)内壁与取土器外凸环圈(21)外壁之间设置有O型止水密封圈；在舱筒套(10)与底座(13)的环形配合面设置有橡胶封水圈，在底座(13)上表面设置有一圈止水槽，在止水槽中配装有橡胶止水圈。

5.如权利要求1或2或3所述土工试验气压固结渗透仪的监测方法，其特征在于，采用所述土工试验气压固结渗透仪进行土样固结排水量、孔隙水压力、渗透水位、固结压缩量指标的监测，具体方法如下：

转动排水顶管(23)向上提升一定高度，连接内舱压盖(7)与排水顶管(23)；将装好下透水石(12)、舱筒套(10)、试样仓(11)内装好待测土样的取土器(9)、上透水石(25)以及上压盒(8)的底座(13)置放于托座(14)上，通过定位块与定位槽配合定位，转动排水顶管(23)向下移动一定位移，使内舱压盖(7)恰好与内舱上透水石(25)接触，拧紧顶管锁紧螺栓(6)，固定排水顶管(23)；通过外接供压管(34)向供压储备舱(35)提供气压，通过气压控制装置(32)设定供压储备舱(35)的目标气压值，设备自动打开电控气阀(33)释放供压储备舱内气压，使活塞顶管(15)与托座(14)恢复初始位置；气压传感器(17)实时将供压储备舱(35)内气压反馈给气压控制装置(32)，判断是否关闭电控气阀(33)，达到设定的目标气压值，推动活塞顶管(15)平稳上升，通过活塞顶管提供施加给试样仓内土样的固结力；

土样固结排水量指标的监测由电子流量计(3)完成，监测方法为：排水顶管(23)与内舱压盖(7)连接，试样舱(11)内土样固结、渗透试验排水向上排出并沿排水顶管(23)通过电子流量计(3)，测量排水量；

土样孔隙水压力指标的监测由电子孔隙水压力计(26)完成，监测方法为：将电子孔隙水压力计(26)一端与底座(13)进水道进水端连接，另一端软导管(28)上的第一止水阀(27)保持关闭状态，测量土样孔隙水压力；

土样渗透水位指标的监测由渗透水头管(19)完成，监测方法为：用软导管(28)将第一止水阀(27)与渗透水头管的出水口(31)连接，先将渗透水头管(19)插入反力横桥(5)中，使渗透水头管(19)的“0”刻度线与排水顶管(23)出水口位置平齐，再使用渗透水头管安装架(20)连接支架(1)固定渗透水头管(19)，测量土样渗透水位；

土样固结压缩量指标的监测由电子位移传感器(16)完成，监测方法为：在固定座(18)与活塞顶管(15)接触口处安装电子位移传感器(16)，通过测量活塞顶管(15)的位移得到土样的压缩量。