專利名稱:一種快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及室內(nèi)巖土試樣制備裝置，更具體涉及可快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置，屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域。該制備裝置由通氣管路、通氣泵、濕氣瓶、補水管、補水泵、補水閥門、濕氣流速控制閥門、干氣流速控制閥門、試樣皿、濕度計、電子秤組成，本實用新型的快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置解決了目前室內(nèi)試驗中預(yù)制的不同含水率巖土試樣存在含水率里外不均、易崩解土樣不易制備的難題，快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置結(jié)構(gòu)合理、簡單，易于制造，操作簡單，實用性強，可普遍用于不同含水率巖土試樣的快速制備。
【專利說明】
一種快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及室內(nèi)巖土試樣制備裝置，更具體涉及可快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置，屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]巖土工程中，干燥條件或自然條件下的巖土體強度滿足施工要求，但當(dāng)施工條件變化時，如暴雨、突涌水等，巖土體在含水條件下強度降低，同時發(fā)生不均勻大變形，極易誘發(fā)滑坡、圍巖或周圍土體失穩(wěn)，給地基處理、基坑開挖、隧道施工、坡面加固等巖土工程施工帶來許多問題。因此，水環(huán)境下的巖土體施工存在安全隱患，亟需揭示水作用下巖土體力學(xué)性質(zhì)弱化機理。
[0003]含水率(含水率為水的質(zhì)量與干燥試樣質(zhì)量的百分比)指標(biāo)可反映巖土試樣的干濕程度。為研究水對巖土體強度和變形的影響，一般開展對不同含水率的巖土試樣進(jìn)行不同應(yīng)力路徑的室內(nèi)力學(xué)試驗，試驗前需先制備不同含水率的巖土試樣。目前，不同含水率巖土試樣的制備方法主要有:I)先將巖土試樣用水飽和，再用烘干方法，強行失水不同時間而得;2)將烘干的巖樣浸水不同時間，浸水時間不同導(dǎo)致巖土試樣吸水程度有差異，從而得到不同含水率的巖土試樣。以上兩種制備方法較為簡單，且制備時間較短，但是，由于巖土試樣均有一定的幾何形狀和大小，在烘干失水或浸泡滲水過程中，水是按熱傳導(dǎo)的原理而動態(tài)變化的，因受幾何形狀限制，巖土試樣內(nèi)含水的分布不是均勻的，即若用烘干法制備則得到的是外干內(nèi)濕的巖土試樣，若用浸泡法得到的是外濕內(nèi)干的巖土試樣，這種不均勻程度隨巖土材料的密實程度而異，對于致密的巖石試樣，不均勻程度更為明顯，試樣內(nèi)部的各向異性較為突出，力學(xué)試驗過程中易出現(xiàn)局部應(yīng)力集中，力學(xué)試驗結(jié)果離散性尤為明顯；另夕卜，若土樣遇水易崩解，制備過程不能接觸液態(tài)水，不適用于現(xiàn)有制備方法和設(shè)備。
[0004]綜上所述，目前制備不同含水率巖土試樣存在含水率里外不均、易崩解土樣無法制備等問題，研發(fā)一種可快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置制備里外含水率均勻一致的巖土試樣，可為準(zhǔn)確揭示水與巖土體耦合作用提供重要的技術(shù)支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實用性強，可快速制備不同含水率巖土試樣，且制備的試樣里外含水率均勻程度高的簡便裝置。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)措施。
[0007]—種快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置，該制備裝置由通氣管路、通氣栗、濕氣瓶、補水管、補水栗、補水閥門、濕氣流速控制閥門、干氣流速控制閥門、試樣皿、濕度計、電子秤組成，通氣管路由第一通氣管、第一 T型管、第二通氣管、第三通氣管、第四通氣管、第二 T型管、第五通氣管、第六通氣管構(gòu)成，第一通氣管的一端連接通氣栗，第一通氣管的另一端與第一 T型管的一個端口連通，第一 T型管的另兩個端口分別連接第二通氣管的一端和第三通氣管的一端，第二通氣管沿第一密封塞中心線穿過，第一密封塞固緊于濕氣瓶的上端，濕氣瓶內(nèi)裝有蒸餾水，第二通氣管的另一端位于蒸餾水底部，補水管和第四通氣管豎直穿過第一密封塞，補水管和第四通氣管的一端位于濕氣瓶的頂部，補水管的另一端連接補水栗，補水管裝有補水閥門，補水閥門位于補水栗與第一密封塞之間，第四通氣管的另一端連接第二 T型管的一個端口，第四通氣管裝有濕氣流速控制閥門，濕氣流速控制閥門位于第二 T型管與第一密封塞之間，第二 T型管的另兩個端口分別連接第三通氣管的另一端和第五通氣管的一端，第三通氣管裝有干氣流速控制閥門，干氣流速控制閥門位于第一 T型管和第二 T型管之間，第二密封塞固緊于試樣皿的上端，試樣皿的下部開有凹槽型臺階，多孔隔板放置于凹槽型臺階上，多孔隔板開有通氣孔，第五通氣管豎直穿過第二密封塞的中心和多孔隔板的通氣孔，第五通氣管的另一端位于試樣皿的底部，第六通氣管穿過第二密封塞，第六通氣管的一端位于試樣皿的頂部，多孔隔板上放置濕度計和電子秤，電線的一端連接電子秤，電線的另一端穿過第二密封塞與電源連接，巖土試樣放置于電子秤上。
[0008]所述的第二通氣管、第三通氣管、第四通氣管的內(nèi)徑大小相等。
[0009]所述的第二通氣管的中軸線與濕氣瓶的中軸線共線。
[0010]所述的第五通氣管的中軸線與試樣皿的中軸線共線。
[0011]由于采用了以上技術(shù)方案，該快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置有以下優(yōu)點。
[0012]I本制備裝置由通氣栗向通氣管路輸送干氣，干氣經(jīng)第一 T型管后分為兩路，一路由第二通氣管進(jìn)入濕氣瓶，通過濕氣瓶蒸餾水的氣體相對濕度為100%，此濕氣通過第四通氣管，另一路通過第三通氣管，且仍為干氣，兩路氣體在第二 T型管處匯合，匯合氣體通過第五通氣管進(jìn)入試樣皿，匯合氣體的相對濕度介于干氣與濕氣之間，由化學(xué)熱力學(xué)單組分雙向平衡理論，巖土試樣在水組分氣液雙向化學(xué)勢平衡過程中含水率指標(biāo)將趨于定值，由于試樣皿中的氣體處于流動狀態(tài)，所以制備過程較為快捷，可獲得內(nèi)外含水率均勻一致的巖土試樣，且解決了遇水崩解土不易制備含水率試樣的問題。
[0013]2由于第二通氣管、第三通氣管和第四通氣管的內(nèi)徑大小相等，通過調(diào)節(jié)濕氣流速控制閥門和干氣流速控制閥門，可控制單位時間內(nèi)通過第四通氣管和第三通氣管氣體流量，也即控制濕氣與干氣流速比，達(dá)到調(diào)節(jié)匯合氣體相對濕度的目的，因此，可通過調(diào)節(jié)濕氣流速控制閥門和干氣流速控制閥門得到不同含水率的巖土試樣，控制過程簡單快捷。
[0014]3當(dāng)濕氣瓶中的蒸餾水液面降低時，打開補水閥門，通過補水栗向濕氣瓶中輸送蒸餾水，可防止第二通氣管位于濕氣瓶中的管口高于蒸餾水液面，待蒸餾水補充完畢后，關(guān)閉補水閥門，整個補水過程操作簡單。
[0015]4第二通氣管的中軸線與濕氣瓶的中軸線共線，第五通氣管的中軸線與試樣皿的中軸線共線，濕氣瓶與試樣皿中氣體擴散均勻。
[0016]5試樣皿中內(nèi)置濕度計和電子秤，通過濕度計讀數(shù)可方便獲取試樣皿中氣體的相對濕度，通過電子秤讀數(shù)可快速獲得巖土試樣的質(zhì)量，計算巖土試樣的含水率的過程方便快捷。
[0017]本實用新型的快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置解決了目前室內(nèi)試驗中預(yù)制的不同含水率巖土試樣存在含水率里外不均、易崩解土樣不易制備的難題，快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置結(jié)構(gòu)合理、簡單，易于制造，操作簡單，實用性強，可普遍用于不同含水率巖土試樣的快速制備。
【附圖說明】

[0018]附圖為本實用新型的快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明，見附圖。
[0020]—種快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置，該制備裝置由通氣管路、通氣栗
1、濕氣瓶7、補水管4、補水栗3、補水閥門5、濕氣流速控制閥門13、干氣流速控制閥門11、試樣皿19、濕度計22、電子秤23組成。
[0021]通氣管路由第一通氣管2、第一 T型管9、第二通氣管12、第三通氣管10、第四通氣管
14、第二 T型管15、第五通氣管16、第六通氣管17構(gòu)成。
[0022]第一通氣管2的一端連接通氣栗I，第一通氣管2的另一端與第一T型管9的一個端口連通，第一 T型管9的另兩個端口分別連接第二通氣管12的一端和第三通氣管10的一端，由通氣栗向第一通氣管2輸送干氣，干氣經(jīng)第一 T型管9后分為兩路，由于第二通氣管12和第三通氣管10的內(nèi)徑大小相等，單位時間內(nèi)進(jìn)入第二通氣管12和第三通氣管10的氣體流量相等。
[0023]第二通氣管12沿第一密封塞6中心線穿過，第一密封塞6固緊于濕氣瓶7的上端，濕氣瓶7內(nèi)裝有蒸餾水8，第二通氣管12的另一端位于蒸餾水8底部，由于第二通氣管12的中軸線與濕氣瓶7的中軸線共線，經(jīng)第二通氣管12的干氣通過蒸餾水8后，干氣轉(zhuǎn)為相對濕度為100%的濕氣，并在濕氣瓶7中均勻擴散。
[0024]補水管4和第四通氣管14豎直穿過第一密封塞6，補水管4和第四通氣管14的一端位于濕氣瓶7的頂部，補水管4的另一端連接補水栗3，補水管4裝有補水閥門5，補水閥門5位于補水栗3與第一密封塞6之間，當(dāng)濕氣瓶7中的蒸餾水8液面降低時，可打開補水閥門5，通過補水栗3向濕氣瓶7中輸送蒸餾水8，第四通氣管14的另一端連接第二 T型管15的一個端口，第四通氣管14裝有濕氣流速控制閥門13，濕氣流速控制閥門13位于第二T型管15與第一密封塞6之間，第二T型管15的另兩個端口分別連接第三通氣管10的另一端和第五通氣管16的一端，第三通氣管1裝有干氣流速控制閥門11，干氣流速控制閥門11位于第一T型管9和第二T型管15之間，由于第三通氣管10和第四通氣管14的內(nèi)徑大小相等，單位時間內(nèi)進(jìn)入第三通氣管10和第四通氣管14的氣體流量相等，通過調(diào)節(jié)干氣流速控制閥門11和濕氣流速控制閥門13，可控制單位時間內(nèi)經(jīng)第三通氣管10和第四通氣管14進(jìn)入第二 T型管15的干氣與濕氣的流量比，得到某一含水率的匯合氣體。
[0025]第二密封塞18固緊于試樣皿19的上端，試樣皿19的下部開有凹槽型臺階，多孔隔板21放置于凹槽型臺階上，多孔隔板21開有通氣孔，第五通氣管16豎直穿過第二密封塞18的中心和多孔隔板21的通氣孔，第五通氣管16的另一端位于試樣皿19的底部，由于第五通氣管16的中軸線與試樣皿19的中軸線共線，匯合氣體經(jīng)第五通氣管16在試樣皿19中均勻擴散，第六通氣管17穿過第二密封塞18，第六通氣管17的一端位于試樣皿19的頂部，多孔隔板21上放置濕度計22和電子秤23，電線25的一端連接電子秤23，電線25的另一端穿過第二密封塞18與電源20連接，巖土試樣24放置于電子秤23上，通過濕度計22讀數(shù)可方便獲取試樣皿19中氣體的相對濕度，通過電子秤23讀數(shù)可快速獲得巖土試樣24的質(zhì)量，方便計算巖土試樣的含水率。
[0026]本實用新型的工作原理如下。
[0027](I)連接通氣栗I與第一通氣管2的一端，第一通氣管2的另一端與第一 T型管9的一個端口連接，第一 T型管9的另兩個端口分別連接第二通氣管12的一端和第三通氣管10的一端，濕氣瓶7內(nèi)裝入蒸餾水8，第二通氣管12沿第一密封塞6中心線穿過，第一密封塞6固緊于濕氣瓶7的上端，第二通氣管12的另一端伸入蒸餾水8底部。
[0028](2)補水管4和第四通氣管14的一端豎直穿過第一密封塞6至濕氣瓶7的頂部，補水管4的另一端連接補水栗3，第四通氣管14的另一端連接第二T型管15的一個端口，第二T型管15的另兩個端口分別連接第三通氣管10的另一端和第五通氣管16的一端。
[0029](3)第二密封塞18固緊于試樣皿19的上端，多孔隔板21放置于試樣皿19的下部的凹槽型臺階上，第五通氣管16豎直穿過第二密封塞18的中心和多孔隔板21的通氣孔，多孔隔板21上放置濕度計22和電子秤23，電線25的一端連接電子秤23，電線25的另一端穿過第二密封塞18與電源20連接，制備干燥巖土試樣24，將巖土試樣24放置于電子秤23上，讀取電子秤23讀數(shù)μ。
[0030](4)關(guān)閉補水閥門5，調(diào)節(jié)濕氣流速控制閥門13和干氣流速控制閥門11，控制濕氣與干氣的流速比，濕度計22穩(wěn)定至某一讀數(shù)，待電子秤23的讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取電子秤23的讀數(shù)/K。
[0031](5)當(dāng)濕氣瓶7中的蒸餾水8液面降低時，可打開補水閥門5，通過補水栗3向濕氣瓶7中輸送蒸餾水8，蒸餾水補充完畢后，關(guān)閉補水閥門5。
[0032](6)計算含水率的={w2~ im)/ μ X 100%。
[0033](7 )將制備完畢的含水率w的巖土試樣24取出并保存，試樣皿19放入新的一組干燥巖土試樣24，調(diào)節(jié)濕氣流速控制閥門13和干氣流速控制閥門11，變換濕氣與干氣的流速比，濕度計22穩(wěn)定至另一個讀數(shù)，待電子秤23的讀數(shù)穩(wěn)定后讀取電子秤23的讀數(shù)，根據(jù)含水率公式計算含水率K。
[0034](8)取出巖土試樣24并置換為新的一組干燥巖土試樣24，不斷重復(fù)以上工作，制得不同含水率的巖土試樣24。
【主權(quán)項】
1.一種快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置，其特征在于:該制備裝置由通氣管路、通氣栗(I)、濕氣瓶(7 )、補水管(4 )、補水栗(3 )、補水閥門(5 )、濕氣流速控制閥門(13 )、干氣流速控制閥門(11)、試樣皿(19)、濕度計(22)、電子秤(23)組成，通氣管路由第一通氣管(2)、第一 T型管(9)、第二通氣管(12)、第三通氣管(10)、第四通氣管(14)、第二 T型管(15)、第五通氣管(16)、第六通氣管(17)構(gòu)成，第一通氣管(2)的一端連接通氣栗(I)，第一通氣管(2)的另一端與第一 T型管(9)的一個端口連通，第一 T型管(9)的另兩個端口分別連接第二通氣管(12)的一端和第三通氣管(10)的一端，第二通氣管(12)沿第一密封塞(6)中心線穿過，第一密封塞(6)固緊于濕氣瓶(7)的上端，濕氣瓶(7)內(nèi)裝有蒸餾水(8)，第二通氣管(12)的另一端位于蒸餾水(8)底部，補水管(4)和第四通氣管(14)豎直穿過第一密封塞(6)，補水管(4)和第四通氣管(14)的一端位于濕氣瓶(7)的頂部，補水管(4)的另一端連接補水栗(3)，補水管(4)裝有補水閥門(5)，補水閥門(5)位于補水栗(3)與第一密封塞(6)之間，第四通氣管(14)的另一端連接第二T型管(15)的一個端口，第四通氣管(14)裝有濕氣流速控制閥門(13)，濕氣流速控制閥門(13)位于第二T型管(15)與第一密封塞(6)之間，第二T型管(15)的另兩個端口分別連接第三通氣管(10)的另一端和第五通氣管(16)的一端，第三通氣管(10)裝有干氣流速控制閥門(11)，干氣流速控制閥門(11)位于第一 T型管(9)和第二T型管(15)之間，第二密封塞(18)固緊于試樣皿(19)的上端，試樣皿(19)的下部開有凹槽型臺階，多孔隔板(21)放置于凹槽型臺階上，多孔隔板(21)開有通氣孔，第五通氣管(16)豎直穿過第二密封塞(18)的中心和多孔隔板(21)的通氣孔，第五通氣管(16)的另一端位于試樣皿(19)的底部，第六通氣管(17)穿過第二密封塞(18)，第六通氣管(17)的一端位于試樣皿(19)的頂部，多孔隔板(21)上放置濕度計(22)和電子秤(23)，電線(25)的一端連接電子秤(23)，電線(25)的另一端穿過第二密封塞(18)與電源(20)連接，巖土試樣(24)放置于電子秤(23)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置，其特征在于:所述的第二通氣管(12)、第三通氣管(10)、第四通氣管(14)的內(nèi)徑大小相等。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置，其特征在于:所述的第二通氣管(12)的中軸線與濕氣瓶(7)的中軸線共線。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速制備不同含水率巖土試樣的簡便裝置，其特征在于:所述的第五通氣管(16)的中軸線與試樣皿(19)的中軸線共線。
【文檔編號】G01N1/28GK205719692SQ201620395638
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】李震, 余永強, 張運強, 黃敏, 劉賓, 馬思遠(yuǎn), 趙志遠(yuǎn)
【申請人】河南理工大學(xué)