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专利名称：实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种岩土工程测量装置，特别是涉及一种实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，属于岩土工程测量仪器制造技术领域。
背景技术：
细粒土、湿陷性土及膨胀土等非饱和土作为工程材料广泛的应用于路基、地基、挡土墙、垃圾填埋场、核废料深层地质处置等工程领域。这些工程材料在受外荷载作用、降水渗透作用、地下水毛细作用后，其物理性质、工程性质，尤其是土水特性均会发生变化。同时，在非饱和土应力应变关系模拟中，非饱和土的力学特性除受到基质吸力或含水量变化的影响外，还取决于含水量变化的路径，含水量变化的路径即为土样干燥或浸湿的过程。因此，研究非饱和土在干湿循环作用下的水力特性和力学特性尤其重要。非饱和土的水力特性，即保水特性通常用土水特征曲线SWCCXSoil-water characteristic curve)来表示。应力相关的土水特征曲线是描述在一定应力状态下非饱和土中基质吸力与含水量或饱和度之间关系的曲线，非饱和土中基质吸力即为土体内部的孔隙气压力和孔隙水压力的差值。 对于某一特定土样来说，在不考虑温度影响时，孔隙比是影响土水特征曲线的主要因素。含水量相同，孔隙比不同的两种土样，孔隙比大的饱和度与吸力间关系曲线下移。通过土水特征曲线，可以反映出土体的许多重要性质，如强度、体变、应力状态、渗透性等。目前，测定非饱和土土水特征曲线的常规试验方法为压力板法，可以适用于基质吸力小于1500kPa的土样土水特征参数测量。其原理是利用饱和的高进气值陶土板，采用轴平移技术控制土样的基质吸力，即通过施加一定的气压控制孔隙气压力，使孔隙水压力保持为零，该气压即为当前所施加的基质吸力值。现有的非饱和土测试仪器一般包括活塞式密封的组合式压力腔室，压力腔室的顶盖、底座和透明套筒可以通过组装和拆卸进行土样的装载或移出，压力腔室的各组装部分通过卡槽、密封条和紧固构件实现压力腔室的密封组装，紧固构件对压力腔室各个角度进行加固，压力腔室的顶盖设有内外相通的进气孔， 压力腔室底座有与外部连通的进水孔和出水孔，活塞头部为端承板，活塞伸向压力腔室外部的加载端可以承载外来的压力，在加载端还设有测量活塞在压力腔室中竖向平移位移的位移传感器，压力腔室底部安装一块多孔陶土板，土样放置于多孔陶土板之上进行土水特征参数测量。在外加的基质吸力作用下，土样吸水或排水，以达到土样内部的吸力平衡，即土样内部的基质吸力与所施加的基质吸力达到平衡。当土样的水体积不再变化，通过体变管中水头的变化计算得出此时土样的含水量。然后改变气压，等待吸力平衡后再计算含水量。多次重复这一操作，得到一系列的基质吸力以及与之相对应的土样含水量，从而得到基质吸力与含水量间的关系曲线。同时，假定试验过程中，试样环向不发生变形，通过对土样竖向变形的测定，可得到某一基质吸力下土样的饱和度，即可得到基质吸力与饱和度间的关系曲线。但测定饱和度吸力间关系有一前提条件，即试样未脱离环刀或未发生环向变形， 等同假设试样环向体积未发生收缩或膨胀，此时仅靠竖向位移计即可得到体积变化。而对大多数非饱和土来讲，在湿化即吸湿过程中，土体产生弹性膨胀，干化即脱湿过程中，土样产生明显的塑性收缩。如膨润土为高膨胀性土，其在吸湿过程中体积膨胀明显。要想得到饱和度与吸力间的关系曲线，就需要在每级吸力平衡时，将吸力解除，取出试样测定试样的质量、体积，然后再重新加载。这一过程，经过卸载、再加载过程，会产生一定的试验误差，以致不能实时的得到准确的饱和度与吸力间关系曲线，量测过程中由于技术要求高而产生的人为误差也会使非饱和土试验装置的应用受到影响。而实际上，现有的用于非饱和土试验仪器由于结构过于复杂，设计和制造成本较高，操作也很不方便。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，可以精确测量干化和湿化过程中粘土的侧向变形和竖向变形，从而可以得到干湿循环状态下粘土土样的土水特征曲线，尤其是饱和度与基质吸力间的关系曲线。该仪器具有较好的测试精度，装置构造简单，操作方便。为达到上述发明目的，解决现有技术问题，本发明采用以下技术方案
一种实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，包括一个带双向运动加载压力活塞的侧壁透明的组合式压力腔室，压力腔室包括顶盖、底座和透明套筒，透明套筒的上下两端与底座的上表面和顶盖的下表面分别开设的套筒槽密封配合，顶盖设有进气孔，透明套筒外侧设有套筒侧向紧箍构件，压力腔室的外围还设置有套筒轴向夹紧构件将顶盖和底座夹紧固定；压力腔室的底座上表面形成下沉槽，下沉槽中嵌入一个与其槽口直径相同的高进气值陶土板；底座设有一个进水孔和一个出水孔，其开口位置皆设在下沉槽底面上；位于压力腔室中并与土样直接接触的活塞头部为端承板，端承板与竖向传力杆的一端固定连接，竖向传力杆另一端穿过顶盖的通孔与加载板固定连接，竖向传力杆与通孔动密封配合， 加载板的外缘设有位移计。该实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置还包括在透明套筒外侧设置的激光测量装置，激光量测装置对装入压力腔室内部的土样的侧向变形进行实时测量。压力腔室顶盖处的进气孔，向内通到压力腔室内部，向外通过管路与外部气压源相连通，用来施加孔隙气压力。为了防止锈蚀，提高装置使用寿命，除透明套筒、陶土板外，压力腔室的其他部分及其外围支架均采用不锈钢材料。在压力腔室底座上的沉槽凹面，用于放置陶土板，根据不同的试验条件，陶土板可以方便的更换。竖向传力杆的上端面加载板用来承受对土样施加的竖向荷载，同时，在加载板的外边缘处的位移计可测量试验过程中试样的竖向位移。下端面的端承板与压力腔室内试样上端面相接触，可以传递压力。上述激光量测装置包括围绕透明套筒的四个激光位移传感器，其中每个激光位移传感器的入射光束方向都正对装入压力腔室内部的土样表面标注的测试点，且各激光位移传感器安装于与底座固定连接的四个竖向导杆上，激光位移传感器通过沿竖向导杆升降并以其为轴水平摆动进行定位，各竖向导杆在底座平面上的投影相对于透明套筒中轴线在底座平面上的投影集聚点呈中心对称形式分布。上述陶土板为高进气值陶土板，陶土板的下部与具有相同直径的不锈钢板连接， 一起组成封装结构，不锈钢板嵌入下沉槽中，且与陶土板下表面相接触的不锈钢板上表面设有从其中心向其边缘均勻展开的螺旋形输水凹槽；不锈钢板上设有入水孔与位于底座的进水孔紧密对应并连通，不锈钢板上还设有排水孔与位于底座的出水孔紧密对应并连通， 入水孔和排水孔贯通螺旋形输水凹槽的底部。高进气值陶土板下面是螺旋状水槽，可以用来冲刷陶土板下的气泡。压力腔室底座的进水孔，可与陶土板下方不锈钢板上表面的螺旋水槽正中央的入水孔相连，在压力腔室外侧通过管路与体变管相连，另一个为出水孔，一端可与陶土板下方不锈钢板上表面的螺旋水槽外缘的排水孔相连，另一端通过设有开关阀门的管路通到压力腔室外部。设置这套通路的作用之一是可以定期的冲刷和量测扩散到高进气值陶土板下方的气体，确保陶土板下部没有气泡，否则会影响试样的吸水或排水，并且会使得由体变管测得的试样的吸(排)水量不准确。作用之二，试验过程中，可以通过体变管中水头的变化计算得出试样中含水量的变化情况。上述套筒侧向紧箍构件采用不锈钢套筒，不锈钢套筒上下两端与底座的上表面和顶盖的下表面分别开设的套筒槽相配合，不锈钢套筒侧壁开设有四个观察窗口，且相邻的各观察窗口的周向间距相等，激光位移传感器的入射光束应穿过观察窗口和透明套筒入射到土样上的测试点；套筒轴向夹封构件包括四个螺栓，螺栓穿过顶盖的通孔，每个螺栓下端的螺纹分别和位于底座上表面靠近外缘处的带有内螺纹的沉孔相配合。透明套筒和不锈钢套筒形成带有视窗的组合套筒，采用分辨率为2 μ m的激光位移传感器，并与数据采集系统形成激光量测装置。采用激光位移传感器测量压力腔室内试样的侧向变形是一种非接触量测位移的方法，应用激光三角漫反射测量原理。激光三角位移测量系统是从光源发射一束光到被测试样表面，在另一方向通过成像观察反射光点的位置，从而计算出试样的变形，这种实时量测试样体变的试验装置的安装位置与压力腔室不锈钢套筒的四个孔洞位置相对应。试验过程中，根据压力腔室内试样高度的变化，可以上下移动激光位移传感器的位置。试样表面涂抹无光白漆，或仅在与组合套筒的可视窗位置相对应的区域涂抹白漆，以增大试样表面的反射系数。同时标注测量点，以便在试验过程中，随着试样高度的变化，调整激光位移计的位置，使激光束垂直入射到试样表面的测量点。上述观察窗口为沿不锈钢套筒轴向开设的椭圆形跑道形状孔洞。上述竖向导杆与压力腔室底座外伸的四个支架底座固定连接。上述透明套筒的材料为透明有机玻璃，透明套筒的两端面上均垫有一层橡皮圈。 橡皮圈分别嵌入套筒槽中，主要起到密封的作用。上述不锈钢套筒的两端面上也分别垫有一层橡皮圈，起到进一步强化密封效果的作用。本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出的实质性特点和优点
这种实时量测试样体变的试验装置，通过激光位移传感器可实时监测压力腔室内部粘土试样的侧向变形，进而可以准确地得到每级荷载下土样的孔隙比和饱和度的变化规律。 试样在试验过程中产生干缩或膨胀，用普通的压力板试验仪器是不能准确地得到试样体变的大小。应用这种实时量测试样体变的试验装置，可以得到干湿循环状态下粘土土样的完整的应力相关的土水特征曲线，即含水量与基质吸力间关系曲线以及饱和度与基质吸力间的关系曲线。也可以施加单向压缩荷载，即忍状态，得到不同吸力状态下土样的一维压缩曲线。本发明的不锈钢套筒、有机玻璃套筒与压力腔室底座和顶盖之间垫有橡皮圈，并且压力腔室外围有四个螺栓固定，可以更加紧密地密封压力腔室，并且有机玻璃在受环向拉伸时，有外围不锈钢套筒的环箍作用，增强了整个压力腔室的抗力。系统可以控制基质吸力从近似零值到2. 5MPa。另外，本发明可以定期冲刷和测量扩散气体，可以更换几个不同进气值的陶土板，该仪器设备具有较好的测试精度，装置构造简单，操作方便，易于控制。


图1是本发明实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置的结构示意图。图2是本发明非饱和土试验装置的沿竖向导杆轴线和压力腔室中轴线的剖视图。图3是本发明非饱和土试验装置的沿螺栓轴线和压力腔室中轴线的剖视图。图4是本发明非饱和土试验装置的压力腔室底座的结构图。图5是本发明非饱和土试验装置的压力腔室顶盖的结构图。图6是本发明非饱和土试验装置的加载压力活塞构件的结构图。图7是本发明非饱和土试验装置的不锈钢套筒的结构图。图8是本发明非饱和土试验装置的透明套筒的结构图。
具体实施例方式本发明的一个优选的实施例结合附图详述如下
参见图1 3、图6和图8，本发明实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，包括一个带双向运动加载压力活塞的侧壁透明的组合式压力腔室，压力腔室包括顶盖1、底座4和透明套筒3，透明套筒3的上下两端与底座4的上表面和顶盖1的下表面分别开设的套筒槽 23密封配合，顶盖1设有面向于压力腔室内开口的进气孔8，透明套筒3外侧设有套筒侧向紧箍构件，压力腔室的外围还设置有套筒轴向夹紧构件将顶盖1和底座4夹紧固定。可取顶盖1直径为160士5mm，厚度为22士5mm ；底座4直径为160士 5mm，厚度为40士5mm;套筒槽23开口内径为120士5mm，凹进深度为1 士0. 5mm，用于放置固定不锈钢套筒2和透明套筒 3 ；透明套筒3的外径为100 士 5mm，内径为80 士 5mm，高度为85 士 5mm ；顶盖1的进气孔8直径为10 士 1mm，用来向压力腔室施加孔隙气压力。参见图2 4，压力腔室的底座4上表面形成下沉槽对，下沉槽M中嵌入一个与其槽口直径相同的陶土板6。可取下沉槽M凹进深度为10士 1mm，下沉槽M开口内径与陶土板6的直径相同，均为80mm ；陶土板6厚度为10 士 1mm。参见图2、图3，底座4设有一个进水孔9和一个出水孔11，其开口位置皆设在下沉槽M底面上。可取底座4设有的进水孔9和出水孔11的直径均为10 士 1mm。参见图1 3、图5和图6，位于压力腔室中并与土样19直接接触的活塞头部为端承板15，端承板15与竖向传力杆14的一端固定连接，竖向传力杆14另一端穿过顶盖1 的通孔27与加载板13固定连接，竖向传力杆14的直径与通孔27的直径相配合，加载板 13的外缘设有位移计17，其量程为0-30mm。可取竖向传力杆14上端的加载板13直径为 120士5mm，厚度为13士 Imm;竖向传力杆14下端的与土样19直接接触的端承板15直径为 60 士 5mm，厚度为13 士 Imm ；竖向传力杆14直径为13 士 1mm，长度为200 士 5mm，用来承受对土样施加的竖向荷载。本发明实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置还包括在透明套筒3外侧设置的激光测量装置，激光量测装置对装入压力腔室内部的土样19的侧向变形进行实时测量。参见图1、图2，激光量测装置包括围绕透明套筒3的四个激光位移传感器16，其中每个激光位移传感器16的入射光束方向都正对装入压力腔室内部的土样19表面标注的测试点，且各激光位移传感器16安装于与底座4固定连接的四个竖向导杆18上，激光位移传感器16通过沿竖向导杆18升降并以其为轴水平摆动进行定位，各竖向导杆18在底座4平面上的投影相对于透明套筒3中轴线在底座4平面上的投影集聚点呈中心对称形式分布。 可取竖向导杆18为圆柱形，其直径为10士 1mm，长度为120士5mm ；激光位移传感器16的尺寸为30mmX 30mmX 20mm，激光位移传感器16的探头距透明套筒3外缘的距离为50士5mm。 试验过程中，根据土样19高度的变化，可以上下移动激光位移传感器16。本发明实验装置通过激光位移传感器16可实时监测压力腔室内部粘土土样19的侧向变形，可以准确地推算每级荷载下土样的含水量、孔隙比和饱和度的变化规律，进而可以精确得到干湿循环状态下粘土土样的完整的应力相关的土水特征曲线，包括含水量与基质吸力间关系曲线和饱和度与基质吸力间的关系曲线。避免了使用常规压力板仪测量粘土土样土水特征曲线的仪器和人为误差。该装置也可以施加侧限荷载，即忍状态，得到不同吸力状态下粘土土样的一维压缩曲线。参见图2、图3，陶土板6为高进气值陶土板，陶土板6的下部与具有相同直径的不锈钢板21连接，组成封装结构，不锈钢板21嵌入下沉槽M中，且与陶土板6下表面相接触的不锈钢板21上表面设有从其中心向其边缘均勻展开的螺旋形输水凹槽20 ；不锈钢板21 上设有入水孔10与位于底座4的进水孔9紧密对应并连通，不锈钢板21上还设有排水孔 12与位于底座4的出水孔11紧密对应并连通，入水孔10和排水孔12贯通螺旋形输水凹槽 20的底部。可取不锈钢板21的厚度为15士 1mm，其上的螺旋形输水凹槽20用于冲刷扩散至陶土板6下方的气泡。可以定期冲刷和测量扩散气体，还可以更换几个进气值不同的陶土板6。参见图1 4和图8，套筒侧向紧箍构件采用不锈钢套筒2，不锈钢套筒2上下两端与底座4的上表面和顶盖1的下表面分别开设的套筒槽23相配合，不锈钢套筒2侧壁开设有四个观察窗口观，且相邻的各观察窗口观的周向间距相等，激光位移传感器16的入射光束应穿过观察窗口 28和透明套筒3入射到土样19上的测试点。可取不锈钢套筒2的外径为120士5 mm，内径为100士5mm，高度为85士5mm。参见图1和图3 5，套筒轴向夹封构件包括四个螺栓22，螺栓22穿过顶盖1的通孔沈，每个螺栓22下端的螺纹分别和位于底座4上表面靠近外缘处的带有内螺纹的沉孔25相配合。螺栓22采用内六角螺栓，其螺杆直径为15士 1mm，螺杆高度为120士5mm，其螺帽外径为18 士 1mm，螺帽的高度为8 士 1mm，螺帽内嵌六边形外接圆直径12 士 1mm，高度为 5士 Imm;底座4上的沉孔25直径为15士 1mm，深度为15士 1mm。本发明试验装置因不锈钢套筒2、透明套筒3与底座4和顶盖1之间橡皮圈7的密封作用，压力腔室外围四个螺栓22的固定作用，以及不锈钢套筒2对透明套筒3的环箍作用，使整个压力腔室的抗力增强。参见图1和图7，观察窗口观为沿不锈钢套筒2轴向开设的椭圆形跑道形状孔洞。 观察窗口 28的椭圆形跑道形状可取由40mmX20mm的长方形与两端直径为20mm的半圆组合而成的。参见图1、图2和图4，竖向导杆18与压力腔室底座4外伸的四个支架底座5固定连接。可取支架底座5的厚度为10士 1mm，宽度为30士 1mm，长度为60士5mm。参见图1 3，透明套筒3的材料为透明有机玻璃，透明套筒3的两端面上均垫有一层橡皮圈7。不锈钢套筒2的两端面上也分别垫有一层橡皮圈7。 本发明用于实时量测不饱和土样体变的试验，结合附图2 3说明如下
本发明实验装置适于测量直径为55-65mm，高为20_50mm的圆柱形土样，具体试验过程如下
1.将高进气值陶土板6与不锈钢板21组成的封装结构嵌入压力腔室底座4的下沉槽 24上，使陶土板6下面的不锈钢板21的入水孔10对准底座的进水孔9，使不锈钢板21的排水孔12对准底座的出水孔11，关闭与底座出水孔11相连的阀门，打开与底座4进水孔 9相连的阀门，使其与压力腔室外部的体变管相连，在水头压的作用下使高进气值陶土板6 饱和；
2.在土样19侧面曲面部分涂抹四条无光白漆，宽度约为25士5mm，高度为土样19的高度，位置与不锈钢套筒2的四个观察窗口观孔洞位置相对应，并在白漆上标注激光测试点。
3.关闭与底座4进水孔9相连的阀门，将土样19放在陶土板6上，将四个激光位移传感器16安装在四个竖向导杆18上，调整土样19的位置，使得激光位移传感器16的入射光对准土样19白漆上的四个激光测试点；
4.将与透明套筒3和不锈钢套筒2相匹配的橡皮圈7放入底座的套筒槽23中，然后把透明套筒3和不锈钢套筒2按先后分别插入套筒槽23中；
5.再取两条橡皮圈7放在透明套筒3和不锈钢套筒2的上面，然后安装压力腔室顶盖 1，此时，竖向传力杆14已经穿过压力腔室顶盖1，调节并固定竖向传力杆14的位置，使其刚好与土样上表面接触，在加载板13的外边缘安装位移计17，记录试验过程中试样的竖向位移，也可以根据试验需要，在加载板13中心处施加竖向荷载；
6.将四个内六角螺栓22穿过压力腔室顶盖1的通孔沈，插入底座4上表面的带有内螺纹的沉孔25中，并将其拧紧；
7.将压力腔室顶盖1的进气孔8与外部气压源相连，施加孔隙气压力；
8.打开与底座4进水孔9相连的阀门，记录体变管中水头、竖向位移计和激光位移传感器的初始读数，然后根据试验需求，施加载荷，并记录试验数据；
9.试验过程中，要定期的对高进气值陶土板6进行气泡冲刷，并测量扩散气泡量。
权利要求
1.一种实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，包括一个带双向运动加载压力活塞的侧壁透明的组合式压力腔室，所述压力腔室包括顶盖(1)、底座(4)和透明套筒(3)，所述透明套筒(3)的上下两端与所述底座(4)的上表面和顶盖(1)的下表面分别开设的套筒槽(23)密封配合，所述顶盖(1)设有进气孔(8)，所述透明套筒(3)外侧设有套筒侧向紧箍构件，所述压力腔室的外围还设置有套筒轴向夹紧构件将所述顶盖(1)和底座(4)夹紧固定；所述压力腔室的底座(4)上表面形成下沉槽(24)，所述下沉槽(24)中嵌入一个与其槽口直径相同的陶土板(6)；所述底座(4)设有一个进水孔(9)和一个出水孔(11)，其开口位置皆设在下沉槽(24)底面上；位于所述压力腔室中并与土样(19)直接接触的活塞头部为端承板(15)，所述端承板(15)与竖向传力杆(14)的一端固定连接，所述竖向传力杆(14)另一端穿过所述顶盖(1)的通孔(27)与加载板(13)固定连接，所述竖向传力杆(14)与通孔 (27)为动密封配合，所述加载板(13)的外缘设有位移计(17)，用于测量土样(19)的竖向位移；其特征在于在所述透明套筒(3)外侧设有一个激光测量装置，所述激光量测装置能对装入所述压力腔室内部的土样(19)的侧向变形进行实时测量。
2.根据权利要求1所述的实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，其特征在于， 所述激光量测装置包括围绕所述透明套筒(3)的四个激光位移传感器(16)，其中每个激光位移传感器(16 )的入射光束方向都正对装入所述压力腔室内部的土样(19 )表面标注的测试点，且各所述激光位移传感器(16)安装于与所述底座(4)固定连接的四个竖向导杆(18) 上，所述激光位移传感器(16)通过沿所述竖向导杆(18)升降并以其为轴水平摆动进行定位，各所述竖向导杆(18)在所述底座(4)平面上的投影相对于所述透明套筒(3)中轴线在所述底座(4)平面上的投影集聚点呈中心对称形式分布。
3.根据权利要求2所述的实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，其特征在于， 所述陶土板(6)为高进气值陶土板，所述陶土板(6)还具有封装结构，所述陶土板(6)的下部与具有相同直径的不锈钢板(21)连接，所述不锈钢板(21)嵌入所述下沉槽(24)中，且与所述陶土板(6)下表面相接触的不锈钢板(21)上表面设有从其中心向其边缘均勻展开的螺旋形输水凹槽(20);所述不锈钢板(21)上设有入水孔(10)与位于所述底座(4)的进水孔(9 )紧密对应并连通，所述不锈钢板(21)上还设有排水孔(12)与位于所述底座(4 )的出水孔(11)紧密对应并连通，所述入水孔(10)和排水孔(12)贯通所述螺旋形输水凹槽(20) 的底部。
4.根据权利要求3所述的实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，其特征在于， 所述套筒侧向紧箍构件采用不锈钢套筒(2)，所述不锈钢套筒(2)上下两端与所述底座(4) 的上表面和顶盖(1)的下表面分别开设的套筒槽(23)相配合，所述不锈钢套筒(2)侧壁开设有四个观察窗口(28)，且相邻的各观察窗口(28)的周向间距相等，所述激光位移传感器 (16)的入射光束穿过所述观察窗口(28)和透明套筒(3)入射到土样(19)上的测试点；所述套筒轴向夹封构件包括四个螺栓(22)，所述螺栓(22)穿过顶盖(1)的通孔(26)，每个螺栓(22)下端的螺纹分别和位于底座(4)上表面靠近外缘处的带有内螺纹的沉孔(25)相配合。
5.根据权利要求4所述的实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，其特征在于， 所述观察窗口(28)为沿所述不锈钢套筒(2)轴向开设的椭圆形跑道形状孔洞；所述不锈钢套筒(2)的两端面上也分别垫有一层橡皮圈(7)。
6.根据权利要求2 5中任意一项权利要求所述的实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，其特征在于，各所述竖向导杆(18)与所述压力室底座(4)外伸的四个支架底座 (5)固定连接；所述透明套筒(3)的材料为透明有机玻璃，所述透明套筒(3)的两端面上均垫有一层橡皮圈(7)。
7.根据权利要求2 5中任意一项权利要求所述的实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，其特征在于，所述顶盖(1)直径为160 士 5mm，厚度为22 士 5mm ；所述底座(4) 直径为160士5mm，厚度为40士5mm ；所述套筒槽(23)开口内径为120士5mm，凹进深度为 1 士0. 5mm ；所述透明套筒(3)的外径为100士5_，内径为80士5_，高度为85士5_ ；所述竖向传力杆(14)上端的加载板(13)直径为120士5mm，厚度为13士 Imm ；所述竖向传力杆(14) 下端的与土样(19)直接接触的端承板(15)直径为60士5mm，厚度为13士 Imm;所述竖向传力杆(14)直径为13士 1mm，长度为200士5mm ；所述顶盖(1)的进气孔(8)直径为10士 Imm;所述底座(4)设有的进水孔(9 )和出水孔(11)的直径均为10 士 Imm ；所述下沉槽(24)凹进深度为10 士 1mm，下沉槽(24)开口内径与陶土板(6)的直径相同，均为80mm ；所述陶土板(6) 厚度为10 士 Imm;所述竖向导杆(18)为圆柱形，其直径为10 士 1mm，长度为120 士 5mm;所述激光位移传感器(16)尺寸为30mmX30mmX20mm，激光位移传感器(16)的探头距透明套筒 (3)外缘的距离为50士5mm。
8.根据权利要求3 5中任意一项权利要求所述的实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，其特征在于，所述不锈钢板(21)的厚度为15士 1mm。
9.根据权利要求4或5所述的实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，其特征在于，所述不锈钢套筒(2)的外径为120士5 mm，内径为100士5mm，高度为85士5mm ；所述螺栓(22)采用内六角螺栓，其螺杆直径为15士 1mm，螺杆高度为120士5mm，其螺帽外径为 18 士 1mm，螺帽的高度为8 士 1mm，螺帽内嵌六边形外接圆直径12 士 1mm，高度为5 士 Imm ；所述底座(4)上的沉孔(25)直径为15士 1mm，深度为15士 1mm。
10.根据权利要求5所述的实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，其特征在于， 所述观察窗口(28)的椭圆形跑道形状为由40mmX20mm的长方形与两端直径为20mm的半圆组合而成的。
11.根据权利要求6所述的实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，其特征在于， 所述支架底座(5)的厚度为10士 1mm，宽度为30士 1mm，长度为60士5mm。
全文摘要
本发明公开了一种实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置，属于岩土工程测量仪器制造技术领域。该装置包括带双向运动加载压力活塞的侧壁透明的组合式压力腔室，压力腔室的顶盖设有进气孔，透明套筒外侧设有加强构件，压力腔室的底座下沉槽中嵌入陶土板，底座设有进水孔和出水孔，与土样接触的活塞头部为端承板，活塞杆另一端与加载板连接，加载板上设有位移计，此外还包括在透明套筒外侧设置的激光测量装置，激光量测装置对装入压力腔室内的土样侧向变形进行实时测量。使用该仪器可以精确测量干化和湿化过程中粘土的侧向变形和竖向变形，从而可以得到干湿循环状态下粘土土样的土水特征曲线。该仪器测试精度较好，构造简单，操作方便，易于控制。
文档编号G01N15/08GK102183454SQ201110048938
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者孙德安, 孙文静, 孟德林 申请人:上海大学