[发明专利]真空压缩仪及实验方法

说明书

本发明属于用真空压缩法加固地基的实验设备，它具体涉及该仪器的结构及其具体的操作方法。

实验室内在实验仪器上对工程中的加工对象作具体的合乎施工条件的实验，以观察其性能参数、变化规律的方法手段是十分重要的，为直接观测、研究计算、改进方案、乃至发展新的理论和方法创造了方便条件。在建筑工程中真空预压法加固软基或超软基技术成功后，在国内大量推广，发展很快。但软基加固设计中的变形计算仍套用已往常规的加荷压缩实验系数，加荷压缩实验符合堆载预压加固的受力条件，与真空预压加固软基的受力条件和软基加固的机理相差很大，因此工程技术的发展就迫切需要有新的实验手段、新的计算方法出现，但目前国内在这方面仍无突破性进展。经检索知苏联专利SU842127《在真空条件下处理土样达到表面稳定时对土壤变形模量的测定》，它提供了一种取出土样放在密封容器之中抽真空观测计算土样的压缩和变形规律的室内模型试验方法，它是取正方形大型土样放在高度真空中进行观察，此实验中土样与大气相隔绝；它还提供一种挖一坑穴，加盖后抽真空观察土壤膨胀变形情况的现场实验方法。此两种实验方法都需特殊设备，准备时间长，费用大，但与真空预压加固软基的施工条件相差太大，所测数据对施工设计计算的指导作用距离也很大，并无实用价值。

本发明的目的在于与真空预压加固软基技术相结合提供一种工作环境条件相同的室内实验设备和实验方法，该真空压缩仪及实验方法能准确观察在真空压力作用下土样的变形规律，测算出准确有用的技术参数，对确定和修改方案乃至研究发展新的理论有指导意义，以填补该方案实验设备和方法的空白。

按如上构思，本方案所提供的真空压缩仪的特征是：它由实验台座、容器底座、环刀、透水石、活塞板、密封膜、橡胶箍筋、加载横梁、支架、变形传感器、抽真空系统所组成，实验台座将真空管路接入通到台座上表面，安装变形传感器的支架也固定在实验台座上；容器底座与实验台座的上表面相吻合，环刀是上端带刀口的取土样工具，其下端与容器底座的子口相配合，在环刀的上下有两个透水石，其轮廓形状与环刀的内表面的形状相同，但尺寸略小，活塞板是一全刚性板，形状和外表尺寸与透水石相同，外表面上有两道沟槽，它将真空管路接通到活塞板的下表面；其密封膜是富于弹性的柔韧的薄壁筒状物，它与活塞板的外表面相配合，套过透水石、环刀、并与容器底座配合，用橡胶箍筋勒紧在密封膜外相对于活塞板和容器底座的沟槽处；支架上部装有变形传感器，传感器的中心杆通过球头与活塞板接触，在球头上部的台阶处还有一个加载横梁；真空系统包括有射流真空泵、真空表、节门、三通接头、联接管所组成，在射流真空泵、真空表、节门及三通接头之间用联接管串联联接，真空系统的真空度通过联接管传到活塞板的下表面和实验台座的上表面。

在本方案中，容器底座、环刀、透水石及活塞板的外形均为圆形。它的透水石是一种刚度好且有较大透水微孔的金属颗粒烧结物。

使用真空压缩仪对土样进行真空压缩实验方法的特征是用环刀的刀口切取出不被扰动的充满环刀内部的土样，放在容器底座内部的透水石上，在土样上放好透水石、活塞板，用密封膜将各部件的外表套紧并用橡胶箍筋套紧，将变形传感器的圆球头与活塞板的上表面接触，抽真空加载一次到位，按时间间隔读取真空度数值及变形数据，加以处理后可以得出t₉₀渗透系数K、固结系数C_v及固结度U_t与时间t、变形S_t的关系和任意时间的孔隙比e、压缩系数A_v。

采用本方案能体现如下的优越性：①本方案所提供的真空实验仪及实验方法与本申请人另案提出的《真空预压加固软基专用的射流真空泵》的环境和条件相一致，都是以抽真空后所造成的大气压差作载荷，所测定的排水固结压缩规律及其技术参数真实可靠，室内的实验分析计算与工程的应用相一致，其理论分析对工程实践就更具有指导意义；②使用本仪器对土样的90～94KPa载荷可一次施加，不会产生软土被挤出的现象；③本实验方法能一次加载到位，能节约大量时间，周期短便于自动控制；④它可作单面或双面的真空压缩实验，还可进行真空压力与实体载荷叠加的压缩特性实验；⑤本压缩仪结构简单，真空压力源采用本申请人与此同时另案申请的专用射流真空泵，它是用离心泵加射流器代替了常规的真空泵，大大降低了成本且易操作、易保养维修。

图1是本方案真空压缩仪的结构示意图。