一种适用于粉质黏质土三轴试样的自动饱和器

本技术涉及土工试验，具体的说，涉及一种适用于粉质黏质土三轴试样的自动饱和器。

背景技术：

1、土工试验在工程中具有重要意义，非常多的室内试验在试验前需要进行试样饱和。抽真空饱和法是研究土体物理力学性质的重要环节。以便更深入地了解土壤的力学和水文性质。真空饱和为这类研究提供了一种有效的手段（说明：真空饱和适用于粉质土以及黏质土）。目前真空饱和试验流程为，首先将压实且安装好饱和器架子的试样放入饱和桶，盖上桶盖进行抽气，然后待桶内真空度达到-100kpa后继续抽气60分钟，再然后微开进水阀将水吸入饱和桶，确保真空度不发生明显变化，直至饱和桶内的水完全没过试样，最后关闭真空泵将吸水管提出吸入空气至饱和桶内外压差为0。饱和全过程均需要人工把控时间、进水阀的开闭角度以及目视饱和桶内液位。试验效率较低、易出现误差或错误且需要一定的人力成本。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种适用于粉质黏质土三轴试样的自动饱和器，本实用新型结构合理、自动化程度高、饱和过程精度高、稳定可控、节约人力、耐久性良好，极大程度提高了饱和操作便捷度以及饱和效率。

2、为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、一种适用于粉质黏质土三轴试样的自动饱和器，包括饱和桶、桶盖、真空泵、上部隔板和下部隔板，桶盖密封扣合在饱和桶的顶部，饱和桶上安装有驱动桶盖开合的自动开闭装置，饱和桶的上侧桶壁上设置有抽气接口和进气接口，抽气接口上设置有抽气阀门，进气接口上设置有进气阀门，真空泵与抽气接口通过抽气管连接，饱和桶的内壁下部一体成型有上大下小的锥形斗，锥形斗的底部中心连接有斜向下的排水管，排水管的出水端贯穿饱和桶的下端部桶壁并伸出饱和桶，排水管上安装有排水阀门，锥形斗的侧壁连接有进水管，进水管的进水端贯穿饱和桶的下端部桶壁并伸出饱和桶，进水管上安装有进水阀门，下部隔板放置在饱和桶内下部且支撑在锥形斗的上端边沿，饱和桶内壁中部沿周向设置有若干块圆周阵列的支块，上部隔板设置在饱和桶内中部且支撑在各块支块上，饱和桶内上部设置有高于抽气接口和进气接口的真空计，饱和桶的右侧外桶壁上固定安装有带显示屏和操控按键的控制面板，饱和桶内底部设置有位于锥形斗下方的可充电电源，可充电电源分别与真空泵、自动开闭装置、真空计和控制面板电性连接，控制面板分别与真空泵、自动开闭装置、抽气阀门、进气阀门、排水阀门、进水阀门和真空计信号连接。

4、自动开闭装置包括电动推杆，桶盖的后侧部固定连接有水平设置的摆臂，摆臂的后端一体成型有向下弯曲的90°弯臂，饱和桶的外桶壁后侧中上部固定连接有向上折弯的l型支臂，弯臂的下端铰接在l型支臂的上端且其铰接轴沿左右方向水平设置，电动推杆前低后高倾斜设置，电动推杆的两端分别铰接在饱和桶的外桶壁左侧上侧部和摆臂的下端下部，可充电电源与电动推杆电性连接，控制面板与电动推杆信号连接。

5、饱和桶内壁中部设置有位于上部隔板下方且靠近上部隔板的低液位传感器，饱和桶内壁上部设置有位于上部隔板上方且低于抽气接口和进气接口的高液位传感器，控制面板分别与低液位传感器和高液位传感器信号连接。

6、上部隔板和下部隔板结构相同，上部隔板上均匀开设有网孔。

7、抽气阀门、进气阀门、排水阀门和进水阀门均为电控阀门。

8、抽气管为塑料软管，排水管的出水端与室内下水管连接，进水管的进水端与室内自来水管连接。

9、本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体地说，本实用新型默认初始时，桶盖呈90°开启状态，所有阀门均关闭，试验人员根据规范要求抽气时间及饱和试样层数通过操控按键进行参数设定和命令的输入，分为两种试验模式：单层试样饱和试验和双层试样饱和试验；单层试样饱和试验的具体流程为：将下部隔板放入饱和桶内底部并支撑在锥形斗的上端，然后在下部隔板上竖直放置多个三轴试样（粉质或黏质土试样），通过操控按键输入关闭桶盖命令，控制面板控制电动推杆的活塞杆缩回，电动推杆拉动摆臂向下翻转90°，将桶盖密封扣合在饱和桶的上端，接着，通过操控按键输入单层试样饱和试验对应的试验参数，则控制面板发送控制信号，控制抽气阀门和真空泵开启，真空泵通过抽气管开始对饱和桶进行抽真空，真空计实时检测饱和桶内的气压并将真空度数传输信号给控制面板，显示器实时显示饱和桶内的气压，当饱和桶内的气压达到-100kpa时，控制面板开始计时60分钟，60分钟后，控制面板传输信号给进水阀门，开启进水阀门角度5°，使自来水通过进水管不断注入到饱和桶内，根据真空计实时反馈饱和桶内的真空度，随时调整进水阀门的开启角度，确保15秒内饱和桶内压力变化δp<5kpa，直至饱和桶内的液体接触低液位传感器，低液位传感器传输信号给控制面板，控制面板传输信号控制关闭真空泵、抽气阀门和进水阀门，开启进气阀门，至真空计度数为常压，接着，控制面板开始计时10小时，使三轴试样在水中浸泡10小时，10小时后，控制面板传输信号给电动推杆，控制电动推杆的活塞杆伸出开启桶盖，同时控制排水阀门开启，将饱和桶内的水通过排水管排出，单层试样饱和试验完成。

10、双层试样饱和试验的具体流程为：将下部隔板放入饱和桶内底部并支撑在锥形斗的上端，然后在下部隔板上竖直放置多个三轴试样（粉质或黏质土试样），然后，再将上部隔板放入饱和桶内中部并支撑在各块支块上，同样在上部隔板上竖直放置多个三轴试样，接着，通过操控按键输入关闭桶盖命令，控制面板控制电动推杆的活塞杆缩回，电动推杆拉动摆臂向下翻转90°，将桶盖密封扣合在饱和桶的上端，接着，通过操控按键输入双层试样饱和试验对应的试验参数，则控制面板发送控制信号，控制抽气阀门和真空泵开启，真空泵通过抽气管开始对饱和桶进行抽真空，真空计实时检测饱和桶内的气压并将真空度数传输信号给控制面板，显示器实时显示饱和桶内的气压，当饱和桶内的气压达到-100kpa时，控制面板开始计时60分钟，60分钟后，控制面板传输信号给进水阀门，开启进水阀门角度5°，使自来水通过进水管不断注入到饱和桶内，根据真空计实时反馈饱和桶内的真空度，随时调整进水阀门的开启角度，确保15秒内饱和桶内压力变化δp<5kpa，直至饱和桶内的液体接触高液位传感器，高液位传感器传输信号给控制面板，控制面板传输信号控制关闭真空泵、抽气阀门和进水阀门，开启进气阀门，至真空计度数为常压，接着，控制面板开始计时10小时，使三轴试样在水中浸泡10小时，10小时后，控制面板传输信号给电动推杆，控制电动推杆的活塞杆伸出开启桶盖，同时控制排水阀门开启，将饱和桶内的水通过排水管排出，双层试样饱和试验完成。

11、控制面板为现有成熟技术，类似于车床或电饭煲或全自动洗衣机上的操控面板，内置plc控制器或单片机，能够根据反馈的信号控制相应设备做出精确的动作，为常规控制技术，不涉及新的计算机程序。

12、本实用新型具有以下优点：

13、1.桶盖的开闭通过电动推杆实现，无需手动操作，提高了饱和的便捷性；

14、2.整个饱和试验过程中，真空泵、抽气阀门、进气阀门、排水阀门和进水阀门均由控制面板通过信号控制，自动化程度高，提高了饱和试验的准确性和便捷性；

15、3.通过真空计、低高液位传感器和高液位传感器的反馈信号，控制面板能够控制相应设备进行动作，代替人工操作，极大提高了饱和试验的准确性和便捷性，节约人力资源。

16、综上所述，本实用新型结构合理、自动化程度高、饱和过程精度高、稳定可控、节约人力、耐久性良好，极大程度提高了饱和操作便捷度以及饱和效率。