專利名稱：土工離心模型試驗(yàn)真空飽和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能夠在指定真空度下，以一定速率對(duì)模型土樣進(jìn)行飽和的土工離心模型試驗(yàn)真空飽和裝置。
背景技術(shù)：
目前關(guān)于土工離心模型試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)并不多，只有用于模型試驗(yàn)的成像裝置及模型測(cè)試樁，暫未發(fā)現(xiàn)適用于土工離心模型試驗(yàn)的真空飽和裝置。土工離心模型試驗(yàn)對(duì)模型土樣的飽和有特殊的要求。首先，飽和對(duì)象的體積較大。 受到離心機(jī)最大離心加速度和現(xiàn)有傳感器強(qiáng)度的限制，模型比尺不能太大，導(dǎo)致盛裝模型土樣的模型箱尺寸不能太小，一般達(dá)到Im3的級(jí)別。其次，模型土樣的飽和時(shí)間較長(zhǎng)。由于模型土樣的飽和度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響很大，因此為了使模型土樣獲得較大的飽和度，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度，要求飽和模型土樣盡量緩慢，勢(shì)必造成整個(gè)飽和過(guò)程要持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間。 再次，飽和模型土樣的壓差只能介于一定的范圍之內(nèi)。在土工離心機(jī)模型實(shí)驗(yàn)中，模型土樣的飽和過(guò)程很復(fù)雜一方面，要克服土樣的滲透力作用，要求負(fù)壓差有一定的下限值；另一方面，飽和的速度又不能太快，否則會(huì)發(fā)生模型土樣的滲透破壞，這就要求負(fù)壓差又必須有一定的上限值。因此在土工離心機(jī)模型實(shí)驗(yàn)中，模型土樣的飽和要求負(fù)壓差在一定的范圍內(nèi)。最后，模型土樣的飽和速度要求可控。在土工離心模型試驗(yàn)中，模型土樣的飽和是從底部開(kāi)始，一般要求飽和液體的液面高于模型土樣表面Icm左右。在飽和過(guò)程中，模型箱放在飽和箱中，一般看不到液面的變化，常規(guī)做法是預(yù)先設(shè)定一個(gè)飽和時(shí)間，通過(guò)控制飽和速度來(lái)達(dá)到“l(fā)cm”這樣一個(gè)要求。飽和速度太大，超出Icm的要求甚至溢出模型箱；飽和速度太小，上部的模型土樣不能飽和，這就要求在飽和過(guò)程中，必須控制好飽和的速度?，F(xiàn)有的飽和裝置存在飽和對(duì)象的體積較小，飽和時(shí)間短，特定負(fù)壓差不能設(shè)定，飽和的速度無(wú)法控制的不足，不能完全滿足土工離心模型試驗(yàn)飽和土樣制備的特殊性要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要克服現(xiàn)有飽和裝置存在的上述不足，提供了一種飽和能力不受飽和對(duì)象體積限制且飽和速度可控的土工離心模型試驗(yàn)真空飽和裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是土工離心模型試驗(yàn)真空飽和裝置，包括為整套裝置提供動(dòng)力的真空泵，其特征在于所述真空泵的一端與電源控制柜連接，另一端與作為整套裝置的儲(chǔ)能器的水汽分離罐相連，所述水汽分離罐通過(guò)電接點(diǎn)真空壓力表與所述電源控制柜連接，所述真空泵根據(jù)所述電接點(diǎn)真空壓力表設(shè)定的壓力上限值和下限值實(shí)時(shí)關(guān)閉與啟動(dòng)；所述水汽分離罐的頂部設(shè)有三通閥，所述三通閥的進(jìn)氣口安裝在所述水汽分離罐上；所述三通閥的第一出氣口通過(guò)管路一連接至用于提供飽和空間的飽和箱，所述飽和箱從整套裝置中分離出來(lái)，其上設(shè)有精密壓力表；所述三通閥的第二出氣口通過(guò)管路二連接至飽和系統(tǒng)的供油罐；所述飽和系統(tǒng)包括支撐架，所述供油灌固定在所述支撐架上，所述供油罐用于提供飽和液體，其底部通過(guò)管路三連接至飽和箱中的模型箱；所述管路一由第一真空調(diào)壓閥和第一球閥通過(guò)透明塑料管并聯(lián)組成，用于粗調(diào)與微調(diào)所述飽和箱的壓力，由于飽和箱容積較大，采用較細(xì)的管線抽真空會(huì)占用較長(zhǎng)的時(shí)間，因此在抽真空初始階段，利用接有第一球閥的粗管線；當(dāng)飽和箱的真空度接近預(yù)設(shè)的值時(shí)，關(guān)閉第一球閥，采用第一真空調(diào)壓閥對(duì)飽和箱的真空度進(jìn)行精調(diào)，使其達(dá)到預(yù)設(shè)的真空度；所述管路二為接有第二真空調(diào)壓閥的通氣管路，用于調(diào)節(jié)所述供油罐的壓力；所述管路三為通油管路，由可調(diào)速的流量計(jì)和第三球閥串聯(lián)組成，所述流量計(jì)用于調(diào)節(jié)飽和液體的流速。進(jìn)一步，所述供油灌的頂部連接有與其相通的補(bǔ)給灌，所述補(bǔ)給灌敞口固定在所述支撐架上方，用于向所述供油罐內(nèi)補(bǔ)給飽和液體。優(yōu)選的，所述飽和箱的容積可以根據(jù)模型箱的大小確定，且其擺放位置可以根據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)地靈活變化。優(yōu)選的，所述的供油灌和補(bǔ)給灌的材料為有機(jī)玻璃。使用時(shí)，將整套裝置的各部件組裝完畢后，通過(guò)以下步驟對(duì)離心機(jī)模型箱內(nèi)的模型土樣進(jìn)行飽和第一，關(guān)閉所有球閥并調(diào)節(jié)流量計(jì)使其處于關(guān)閉狀態(tài)，向補(bǔ)給罐中加入要飽和的液體，打開(kāi)第二球閥使飽和液體流入供油罐，直到充滿其容積的80%為止，關(guān)閉第二球閥。第二，調(diào)節(jié)電接點(diǎn)真空壓力表，設(shè)定壓力的上限值和下限值。第三，打開(kāi)第四球閥和電源使真空泵啟動(dòng)。第四，打開(kāi)第五球閥、第一球閥和真空調(diào)壓閥，對(duì)飽和箱進(jìn)行抽真空，直到飽和箱內(nèi)的真空度接近預(yù)設(shè)的值，關(guān)閉第一球閥，調(diào)節(jié)真空調(diào)壓閥使飽和箱內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定的壓力值；調(diào)節(jié)真空調(diào)壓閥，使供油罐的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的值。第五，待飽和箱和供油罐的壓力都達(dá)到設(shè)定的值時(shí)開(kāi)始進(jìn)行飽和，打開(kāi)第三球閥， 調(diào)節(jié)流量計(jì)，使得飽和液體的流速達(dá)到設(shè)定的值，并同時(shí)記錄時(shí)刻。管路一由第一真空調(diào)壓閥和第一球閥通過(guò)透明塑料管并聯(lián)而成，不僅可以快速地對(duì)飽和箱抽真空提高效率，同時(shí)可以精細(xì)地調(diào)節(jié)飽和箱的真空度，實(shí)現(xiàn)對(duì)飽和箱壓力的粗調(diào)和精調(diào)；管路二上安裝有第二真空調(diào)壓閥，可以精確地控制供油罐內(nèi)部的壓力；通過(guò)這兩套管路的真空調(diào)壓閥，可以準(zhǔn)確地將模型土樣的飽和負(fù)壓差控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。管路三接有可以調(diào)節(jié)流速的流量計(jì)，在第三真空調(diào)壓閥的配合下，可以調(diào)節(jié)飽和液體的流速來(lái)控制整個(gè)飽和過(guò)程的節(jié)奏，以保證飽和的質(zhì)量。本實(shí)用新型的有益效果(1)彌補(bǔ)了常規(guī)飽和裝置飽和空間小的不足，通過(guò)分離飽和空間(單獨(dú)設(shè)置飽和箱)來(lái)實(shí)現(xiàn)體積較大的模型土樣的飽和，飽和箱的容積可以根據(jù)模型箱的大小確定，且其擺放位置可以根據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)地靈活變化。( 2 )借助管路一和管路二的真空調(diào)壓閥，精確地控制模型土樣的飽和真空度，保證實(shí)驗(yàn)所需要的任意一個(gè)真空度環(huán)境，充分滿足土工離心機(jī)模型實(shí)驗(yàn)所要求的特定范圍。(3)真空泵根據(jù)電接點(diǎn)真空壓力表設(shè)定的壓力上限值和下限值進(jìn)行實(shí)時(shí)地關(guān)閉與啟動(dòng)，而不需要長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而滿足了土工離心機(jī)模型實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ屯翗语柡蜁r(shí)間長(zhǎng)的要求，不需要人工控制。(4)使用可調(diào)速的流量計(jì)來(lái)控制飽和的速度，保證飽和的質(zhì)量。
圖1是本實(shí)用新型的裝配圖。圖中1.電源控制柜，2.真空泵，3.電接點(diǎn)真空壓力表，4.第四球閥，5.水汽分離罐，6.第五球閥，7.三通閥，8.第一真空調(diào)壓閥，9.第一球閥，10.飽和箱，11.精密壓力表， 12.第二真空調(diào)壓閥，13.補(bǔ)給罐，14.第二球閥，15.供油罐，16.流量計(jì)，17.支撐架，18.第三球閥，19.模型箱。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型所述的土工離心模型試驗(yàn)真空飽和裝置，包括為整套裝置提供動(dòng)力的真空泵2，所述真空泵2的一端與電源控制柜1連接，所述真空泵2的另一端與作為整套裝置的儲(chǔ)能器的水汽分離罐5相連，所述水汽分離罐5通過(guò)電接點(diǎn)真空壓力表3與所述電源控制柜連接，所述真空泵2根據(jù)所述電接點(diǎn)真空壓力表3的壓力上限值和下限值實(shí)時(shí)關(guān)閉與啟動(dòng)；所述水汽分離罐5的頂部設(shè)有三通閥7，所述三通閥7的進(jìn)氣口安裝在所述水汽分離罐5上；所述三通閥7的第一出氣口通過(guò)管路一連接至用于提供飽和空間的飽和箱10，所述飽和箱10從整套裝置中分離出來(lái)，其上設(shè)有精密壓力表11 ；所述三通閥7的第二出氣口通過(guò)管路二連接至飽和系統(tǒng)的供油罐15 ；所述飽和系統(tǒng)包括支撐架17，所述供油灌15固定在所述支撐架17上，所述供油罐15用于提供飽和液體，其底部通過(guò)管路三連接至飽和箱10中的模型箱19 ；所述管路一由第一真空調(diào)壓閥8和第一球閥9通過(guò)透明塑料管并聯(lián)組成，用于粗調(diào)與微調(diào)所述飽和箱10的壓力，由于飽和箱10容積較大，采用較細(xì)的管線抽真空會(huì)占用較長(zhǎng)的時(shí)間，因此在抽真空初始階段，利用接有第一球閥9的粗管線；當(dāng)飽和箱10的真空度接近預(yù)設(shè)的值時(shí)，關(guān)閉第一球閥9，采用第一真空調(diào)壓閥8對(duì)飽和箱10的真空度進(jìn)行精調(diào)，使其達(dá)到預(yù)設(shè)的真空度；所述管路二為接有第二真空調(diào)壓閥12的通氣管路，用于調(diào)節(jié)所述供油罐15的壓力；所述管路三為通油管路，由可調(diào)速的流量計(jì)16和第三球閥18串聯(lián)組成，所述流量計(jì)16用于調(diào)節(jié)飽和液體的流速。所述供油灌15的頂部連接有與其相通的補(bǔ)給灌13，所述補(bǔ)給灌13敞口固定在所述支撐架17上方，用于向所述供油罐15內(nèi)補(bǔ)給飽和液體。所述飽和箱10的容積可以根據(jù)模型箱19的大小確定，且其擺放位置可以根據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)地靈活變化。所述的供油灌15和補(bǔ)給灌13的材料為有機(jī)玻璃。使用時(shí)，將整套裝置的各部件組裝完畢后，通過(guò)以下步驟對(duì)離心機(jī)模型箱內(nèi)的模型土樣進(jìn)行飽和第一，關(guān)閉所有球閥并調(diào)節(jié)流量計(jì)16使其處于關(guān)閉狀態(tài)，向補(bǔ)給罐13中加入要飽和的液體，打開(kāi)第二球閥14使飽和液體流入供油罐15，直到充滿其容積的80%為止，關(guān)閉第二球閥14。第二，調(diào)節(jié)電接點(diǎn)真空壓力表3，設(shè)定壓力的上限值和下限值。第三，打開(kāi)第四球閥4和電源使真空泵2啟動(dòng)。第四，打開(kāi)第五球閥6、第一球閥9和真空調(diào)壓閥8，對(duì)飽和箱10進(jìn)行抽真空，直到飽和箱10內(nèi)的真空度接近預(yù)設(shè)的值，關(guān)閉第一球閥9，調(diào)節(jié)真空調(diào)壓閥8使飽和箱10內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定的壓力值；調(diào)節(jié)真空調(diào)壓閥12，使供油罐15的壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的值。第五，待飽和箱10和供油罐15的壓力都達(dá)到設(shè)定的值時(shí)開(kāi)始進(jìn)行飽和，打開(kāi)第三球閥18，調(diào)節(jié)流量計(jì)16，使得飽和液體的流速達(dá)到設(shè)定的值，并同時(shí)記錄時(shí)刻。管路一由第一真空調(diào)壓閥8和第一球閥9通過(guò)透明塑料管并聯(lián)而成，不僅可以快速地對(duì)飽和箱10抽真空提高效率，同時(shí)可以精細(xì)地調(diào)節(jié)飽和箱10的真空度，實(shí)現(xiàn)對(duì)飽和箱 10壓力的粗調(diào)和精調(diào)；管路二上安裝有第二真空調(diào)壓閥12，可以精確地控制供油罐15內(nèi)部的壓力；通過(guò)這兩套管路的真空調(diào)壓閥，可以準(zhǔn)確地將模型土樣的飽和負(fù)壓差控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。管路三接有可以調(diào)節(jié)流速的流量計(jì)16，在第三真空調(diào)壓閥18的配合下，可以調(diào)節(jié)飽和液體的流速來(lái)控制整個(gè)飽和過(guò)程的節(jié)奏，以保證飽和的質(zhì)量。本說(shuō)明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求1.土工離心模型試驗(yàn)真空飽和裝置，包括為整套裝置提供動(dòng)力的真空泵，其特征在于 所述真空泵的一端與電源控制柜連接，另一端與作為整套裝置的儲(chǔ)能器的水汽分離罐相連，所述水汽分離罐通過(guò)電接點(diǎn)真空壓力表與所述電源控制柜連接，所述真空泵根據(jù)所述電接點(diǎn)真空壓力表設(shè)定的壓力上限值和下限值實(shí)時(shí)關(guān)閉與啟動(dòng)；所述水汽分離罐的頂部設(shè)有三通閥，所述三通閥的進(jìn)氣口安裝在所述水汽分離罐上；所述三通閥的第一出氣口通過(guò)管路一連接至用于提供飽和空間的飽和箱，所述飽和箱從整套裝置中分離出來(lái)，其上設(shè)有精密壓力表；所述三通閥的第二出氣口通過(guò)管路二連接至飽和系統(tǒng)的供油罐；所述飽和系統(tǒng)包括支撐架，所述供油灌固定在所述支撐架上，所述供油罐用于提供飽和液體，其底部通過(guò)管路三連接至飽和箱中的模型箱；所述管路一由第一真空調(diào)壓閥和第一球閥通過(guò)透明塑料管并聯(lián)組成，用于粗調(diào)與微調(diào)所述飽和箱的壓力，由于飽和箱容積較大，采用較細(xì)的管線抽真空會(huì)占用較長(zhǎng)的時(shí)間，因此在抽真空初始階段，利用接有第一球閥的粗管線；當(dāng)飽和箱的真空度接近預(yù)設(shè)的值時(shí)，關(guān)閉第一球閥，采用第一真空調(diào)壓閥對(duì)飽和箱的真空度進(jìn)行精調(diào)，使其達(dá)到預(yù)設(shè)的真空度； 所述管路二為接有第二真空調(diào)壓閥的通氣管路，用于調(diào)節(jié)所述供油罐的壓力； 所述管路三為通油管路，由可調(diào)速的流量計(jì)和第三球閥串聯(lián)組成，所述流量計(jì)用于調(diào)節(jié)飽和液體的流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土工離心模型試驗(yàn)真空飽和裝置，其特征在于所述供油灌的頂部連接有與其相通的補(bǔ)給灌，所述補(bǔ)給灌敞口固定在所述支撐架上方，用于向所述供油罐內(nèi)補(bǔ)給飽和液體。
專利摘要土工離心模型試驗(yàn)真空飽和裝置，包括為整套裝置提供動(dòng)力的真空泵，所述真空泵的一端與電源控制柜連接，所述真空泵的另一端與作為整套裝置的儲(chǔ)能器的水汽分離罐相連，所述水汽分離罐通過(guò)電接點(diǎn)真空壓力表與所述電源控制柜連接，所述真空泵根據(jù)所述電接點(diǎn)真空壓力表設(shè)定的壓力上限值和下限值實(shí)時(shí)關(guān)閉與啟動(dòng)；所述水汽分離罐的頂部設(shè)有三通閥，所述三通閥的第一出氣口通過(guò)管路一連接至用于提供飽和空間的飽和箱，所述飽和箱從整套裝置中分離出來(lái)；所述三通閥的第二出氣口通過(guò)管路二連接至飽和系統(tǒng)的供油罐；所述供油罐底部通過(guò)管路三連接至飽和箱中的模型箱。不受飽和對(duì)象容積限制，飽和速度可控，保證飽和質(zhì)量。
文檔編號(hào)G01N1/28GK202033229SQ20112002572
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者凌道盛, 周燕國(guó), 孔令剛, 郭恒, 陳云敏, 黃博, 黃根清 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)