一种土工模型试验土样饱和装置

本技术属于土工试验设备领域，尤其是涉及一种土工模型试验土样饱和装置。

背景技术：

1、土工模型试验是岩土工程研究的基本手段之一，许多土工试验都需要将土样进行饱和处理后再测量其性质，如渗透试验、固结试验、剪切试验等，因此土样饱和是土工试验中十分重要的环节。土样的孔隙中由水或空气填充，土样的孔隙逐渐被水填充的过程称为饱和。现行的土工试验试样饱和的方法分为：浸水饱和法、毛细管饱和法和抽气饱和法。其中，抽气饱和法由于具有饱和速度快、饱和度高的优点，而成为优选。

2、传统的抽气饱和法的操作步骤大致如下：按土工实验规范的要求将试件放置在饱和器中；将饱和器放置在真空缸中，达到规定负压时加水，让水浸没饱和器；打开阀门恢复气压，浸泡10小时左右。此操作方式存在水资源不能重复利用和未对水箱进行抽真空处理，影响饱和效果的缺点。因此现有技术中针对此缺点进行了改进，采用放水管路在试验结束后将真空缸内的水返回到水箱中，实现水的重复循环利用，采用对水箱抽真空的方式，减少进入真空缸中的水里的气体，从而优化饱和效果。但此方式仍存在一下缺陷：试验结束返回到水箱中的水存在杂质，影响水质；进入真空缸的水流冲击较大，会引起水体的扰动，影响水体稳定性；在外界环境较低时，水箱中的水体过冷，进入真空缸后，影响土样饱和时间。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种土工模型试验土样饱和装置，可去除循环用水中的杂质，确保水体无异物，增加水体的可重复使用次数，提高利用率、节约水资源，同时可提高水流进入真空饱和室的稳定性，减少水流进入对水体的扰动，确保水体稳定，优化土样饱和效果。

2、为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

3、一种土工模型试验土样饱和装置，包括真空饱和室、水箱、真空泵、进水管路、出水管路、抽气管路；所述真空饱和室内设有样架和进水延长管；所述样架用于放置饱和器；所述进水延长管的一端位于所述真空饱和室内腔靠近底部的位置且低于所述样架，确保进水由底部缓冲后，再向上蔓延，减少进水的扰动，所述进水沿延长管的另一端与所述进水管路的一端连接；所述真空饱和室的出水口与所述出水管路的一端连接，且连接处设有过滤器，用于过滤掉从所述真空饱和室内排出的水体中的杂质，确保返回水箱中的水体中无杂质；所述进水管路及所述出水管路的另一端均与所述水箱连通；

4、所述抽气管路的一端与所述真空泵连接，另一端分别与抽气支路一和抽气支路二连接，所述抽气支路一的另一端与所述真空饱和室内腔连接，所述抽气支路二的另一端与所述水箱内腔连接；通过所述真空泵对所述真空饱和室和所述水箱内腔抽真空；

5、所述进水管路、所述真空饱和室的出水口、所述抽气支路一及所述抽气支路二上均设有阀门；所述真空饱和室和所述水箱均设有带泄压阀的泄压管路，所述真空饱和室设有监测其内腔气压的气压表。

6、进一步的，所述进水沿延长管靠近所述真空饱和室内腔底部的一端上安装有开口位于大端且开口朝下的喇叭状结构的变径出水口，采用所述变径出水口可降低出水的速度，进而减少进水对水体的冲击，减少扰动，确保所述真空饱和室内水体的稳定。

7、进一步的，所述进水沿延长管另一端穿过所述真空饱和室的可拆卸罩盖，通过可拆卸快接接头与所述进水管路的一端连接。

8、进一步的，所述过滤器通过法兰可拆卸的安装在所述真空饱和室的出水口与所述出水管路的连接处，所述过滤器可拆卸，便于后期的维修或更换。

9、进一步的，所述水箱与所述进水管路的连接端位于所述水箱的侧壁下端，所述水箱与所述出水管路的连接端位于所述水箱的侧壁上端；所述真空饱和室的出水口位于所述真空饱和室的侧壁下端。

10、进一步的，还包括加热缓冲罐；所述加热缓冲罐的出水口通过支路管道一与所述进水管路连接，所述加热缓冲罐的进水口通过支路管道二与所述水箱连接；所述支路管道一和所述支路管道二上均设有阀门；所述进水管路上的阀门位于所述支路管道一与所述进水管路连接处和所述水箱之间的一段上；所述加热缓冲罐内腔通过抽气支路三与所述抽气管路连接；所述加热缓冲罐设有带泄压阀的泄压管路。

11、加热缓冲罐、支路管道一和支路管道二构成的结构与进水管路靠近水箱的一段并联设置；当外界温度适宜时，水箱中的水可直接径进水管路进入真空饱和室；当外界温度过低时，水箱内的水体过冷，可先通过加热缓冲罐对水体适当升温后，再进入真空饱和室。

12、进一步的，所述水箱的出水口与所述支路管道二和所述进水管路连接，所述水箱的出水口处设有阀门。

13、进一步的，所述加热缓冲罐和所述水箱内设有测温装置，可监测水体温度，当水体过冷时，通过加热缓冲罐适当升温，提高对外界环境的适应性，减少外界环境带来的影响。

14、相对于现有技术，本实用新型所述的土工模型试验土样饱和装置具有以下优势：

15、(1)本实用新型所述的土工模型试验土样饱和装置通过在真空饱和室出水口和出水管路连接处设置过滤器，过滤掉从真空饱和室内排出的水体中的杂质，确保返回水箱中的循环水无杂质，增加实验用水的可重复使用次数，提高水的利用率；通过在真空饱和室内设置进水延长管，使进水由底部缓冲后，再向上蔓延，减少进水对水体的扰动，提高真空饱和室内水体的稳定性，优化土样饱和效果；

16、(2)本实用新型所述的土工模型试验土样饱和装置设有加热缓冲罐，在外界温度过低，水箱内的水体过冷时，可先通过加热缓冲罐对水体适当升温后，再进入真空饱和室，缩短饱和所需时间，提高工作效率，减少外界环境对实验带来的影响，适应性更强。

技术特征：

1.一种土工模型试验土样饱和装置，包括真空饱和室、水箱、真空泵、进水管路、出水管路、抽气管路，其特征在于：所述真空饱和室内设有样架和进水延长管；所述进水延长管的一端位于所述真空饱和室内腔靠近底部的位置且低于所述样架，所述进水沿延长管的另一端与所述进水管路的一端连接；所述真空饱和室的出水口与所述出水管路的一端连接，且连接处设有过滤器；所述进水管路及所述出水管路的另一端均与所述水箱连通；

2.根据权利要求1所述的土工模型试验土样饱和装置，其特征在于：所述进水沿延长管靠近所述真空饱和室内腔底部的一端上安装有开口位于大端且开口朝下的喇叭状结构的变径出水口。

3.根据权利要求1所述的土工模型试验土样饱和装置，其特征在于：所述进水沿延长管另一端穿过所述真空饱和室的可拆卸罩盖，通过可拆卸快接接头与所述进水管路的一端连接。

4.根据权利要求1所述的土工模型试验土样饱和装置，其特征在于：所述过滤器通过法兰可拆卸的安装在所述真空饱和室的出水口与所述出水管路的连接处。

5.根据权利要求1所述的土工模型试验土样饱和装置，其特征在于：所述水箱与所述进水管路的连接端位于所述水箱的侧壁下端，所述水箱与所述出水管路的连接端位于所述水箱的侧壁上端；所述真空饱和室的出水口位于所述真空饱和室的侧壁下端。

6.根据权利要求1到5任一项所述的土工模型试验土样饱和装置，其特征在于：还包括加热缓冲罐；所述加热缓冲罐的出水口通过支路管道一与所述进水管路连接，所述加热缓冲罐的进水口通过支路管道二与所述水箱连接；所述支路管道一和所述支路管道二上均设有阀门；所述进水管路上的阀门位于所述支路管道一与所述进水管路连接处和所述水箱之间的一段上；所述加热缓冲罐内腔通过抽气支路三与所述抽气管路连接；所述加热缓冲罐设有带泄压阀的泄压管路。

7.根据权利要求6所述的土工模型试验土样饱和装置，其特征在于：所述水箱的出水口与所述支路管道二和所述进水管路连接，所述水箱的出水口处设有阀门。

8.根据权利要求6所述的土工模型试验土样饱和装置，其特征在于：所述加热缓冲罐和所述水箱内设有测温装置。

技术总结本技术提供了一种土工模型试验土样饱和装置，包括真空饱和室、水箱和真空泵；真空饱和室内设有样架和进水延长管；进水延长管的一端位于真空饱和室内靠近底部且低于样架的位置，另一端与进水管路连接；真空饱和室出水口通过过滤器与出水管路连接；进水管路及出水管路与水箱连接；抽气管路与真空泵连接，并与抽气支路一和抽气支路二连接，抽气支路一与真空饱和室连接，抽气支路二与水箱连接；进水管路、真空饱和室出水口、抽气支路一、抽气支路二上设有阀门；真空饱和室和水箱设有泄压阀。本技术所述的土样饱和装置可去除循环用水中的杂质，增加水体可重复使用次数，可提高水流进入真空饱和室的稳定性，减少进水对水体的扰动。技术研发人员：李亚枫,阎杰,韩冰峰,闫峰,池勇,李敬如,左军鹏,杨博,庄永程受保护的技术使用者：河北建筑工程学院技术研发日：20231120技术公布日：2024/7/23