超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，包括壓力室、土柱、超聲波裝置、供液裝置和出液裝置。壓力室設(shè)有充滿水的腔體；土柱置于腔體內(nèi)；超聲波裝置包括超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、超聲波變幅桿以及超聲波發(fā)射工具頭，超聲波發(fā)射工具頭伸入腔體內(nèi)且和土柱之頂端部相接觸；供液裝置包括進液管、儲液箱、蠕動泵和流量計；出液裝置包括濁度計和出液管，濁度計裝接在出液管上，出液管伸入腔體且與土柱之底端部相連接。該系統(tǒng)能精確測定在超聲波荷載變化、土柱高度變化以及土柱圍壓變化過程中膠體濃度隨時間的演化情況、超聲波的衰減情況、溫度變化情況及土柱變形情況，進而對多因素耦合作用下多孔介質(zhì)中膠體遷移和沉積特性進行研究。
【專利說明】超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境巖土工程中的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，用來測定變化超聲波荷載、圍壓以及土柱高度條件下多孔介質(zhì)中的膠體遷移和沉積特性。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟和社會的高速發(fā)展，地下水污染日趨嚴重，對我國居民生活和生產(chǎn)活動產(chǎn)生了嚴重影響。地下含水層結(jié)構(gòu)復雜，地下水流速緩慢，地下水污染具有難發(fā)現(xiàn)和難治理的特點。地下環(huán)境中賦存的氧化物、粘土顆粒以及腐殖質(zhì)等膠體使得含水介質(zhì)由兩相介質(zhì)(固定的固相和移動的氣相或液相)變成三相介質(zhì)，增加的那項為移動的固相(膠體)。地下污染物不僅可以通過液體和氣體傳輸，也可吸附在膠體上隨滲流進行移動。其次，注漿帷幕技術(shù)是一種有效的填埋場防滲處理措施。在注漿材料中，水泥漿液可以看成水泥顆粒懸浮在水中，水泥顆粒堵塞土體孔隙，進而降低土體的滲透性，對后續(xù)注入的水泥顆粒的遷移有很大影響。因此，對膠體遷移規(guī)律的研究可以為污染物治理、滲濾液運移以及垃圾填埋場工程的注漿防滲措施提供理論基礎(chǔ)，有很高的應(yīng)用價值。土柱試驗是開展膠體遷移研究的主要方法，是獲得穿透曲線的重要手段。
[0003]近年來，由于超聲波增加石油開采量、超聲波改變地下水水位和城市固體廢棄物填埋等工程問題的需要，關(guān)于在變化的超聲波荷載作用下飽和多孔介質(zhì)中膠體的遷移和沉積特性的研究成為了一個關(guān)鍵的問題。而常規(guī)的室內(nèi)土柱試驗，只能考慮膠體粒徑、滲流速度、孔隙特征等因素對膠體遷移和沉積特性的影響，而無法根據(jù)需要調(diào)整土柱的高度，也無法對土柱施加超聲波荷載和圍壓，也即，不能測定和控制在超聲波荷載以及圍壓的作用下膠體在不同高度的土柱中的遷移和沉積特性。
[0004]且，在超聲波荷載的作用下，土柱的溫度、滲流、孔隙特征以及土柱體積的變化，對多孔介質(zhì)中膠體加速遷移特性有很重要的影響，而常規(guī)的土柱試驗裝置無法滿足該需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其克服了【背景技術(shù)】所存在的不足。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其特征在于:它包括:
[0006]壓力室，它設(shè)有充滿水的腔體(110);
[0007]外周包裹彈性防水層(520)的土柱，它置于腔體(110)內(nèi)；
[0008]用于對土柱施加超聲波以使土柱產(chǎn)生振動的超聲波裝置，它包括依次相連的超聲波發(fā)生器(210)、超聲波換能器(220)、超聲波變幅桿(230)以及超聲波發(fā)射工具頭(240)，超聲波發(fā)射工具頭(240)伸入腔體(110)內(nèi)且與土柱之頂端部相接觸；
[0009]用于對土柱提供混合有膠體的液體的供液裝置，它包括儲液箱(310)、進液管(320)、蠕動泵(330)和流量計(340)，儲液箱(310)、蠕動泵(330)和流量計(340)依次裝接在進液管(320)上，進液管(320)伸入腔體(110)內(nèi)且與土柱之頂端部側(cè)壁相連接；[0010]出液裝置，它包括用于測量從土柱底端部流出的液體中膠體濁度的濁度計(410)和出液管(420)，濁度計(410)裝接在出液管(420)上，出液管(420)伸入腔體(110)內(nèi)且與土柱之底端部相連接。
[0011]一較佳實施例之中:所述土柱之寬度小于腔體(110)之寬度，土柱之高度小于腔體(110)之高度。
[0012]一較佳實施例之中:所述壓力室之頂端部設(shè)有凸塊(120)，凸塊(120)開設(shè)有縱向貫穿腔體(110)內(nèi)外的貫穿孔(121)，超聲波發(fā)射工具頭(240)通過貫穿孔(121)伸入腔體
(110)內(nèi)且與貫穿孔(121)相密封活動配合。
[0013]一較佳實施例之中:所述土柱包括圓柱狀的土樣(510)，所述壓力室向腔體(110)內(nèi)凸設(shè)有凸緣(130)，所述土樣(510)放置于凸緣(130)上，所述彈性防水層(520)延伸至凸緣(130)外周，另設(shè)有用于固定彈性防水層(520)的彈性固定件，彈性固定件緊套置于凸緣(130)以及土柱頂端部外周。
[0014]一較佳實施例之中:所述土柱還包括上透水件(530)和下透水件(540)，上透水件(530)包括密封部和固接密封部的篩網(wǎng)部，篩網(wǎng)部靠置于土樣(510)之頂端，彈性防水層(520)向上延伸至上透水件(530)之外周，進液管(320)穿過彈性防水層(520)并與上透水件(530)側(cè)壁相接通；下透水件(540)頂?shù)衷谕翗?510)和凸緣(130)之間且頂面為篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，出液管(420)穿過凸緣(130)并與下透水件(540)底面相接通，且超聲波發(fā)射工具頭(240)與上透水件(530)之密封部相接觸。
[0015]一較佳實施例之中:所述上透水件(530)的厚度為4-6毫米且篩網(wǎng)部的孔徑為
0.4-0.6毫米，所述下透水件(540)的厚度為4-6毫米且篩網(wǎng)的孔徑為0.4-0.6毫米。
[0016]一較佳實施例之中:還包括測振裝置，它包括用于探測土柱底部振動情況的振動探頭(610)和用于將土柱底部振動情況轉(zhuǎn)換為振動數(shù)據(jù)的測振儀(620)，振動探頭(610)穿過腔體(110)且伸入土柱之底端部，測振儀(620)與振動探頭(610)相連接。
[0017]一較佳實施例之中:還包括測溫裝置，它包括用于檢測腔體(110)內(nèi)溫度的感溫元件(710)和用于顯示感溫元件(710)所測溫度的溫度顯示器(720)，感溫元件(710)伸入腔體(110)內(nèi)，溫度顯示器(720)與感溫元件(710)相連接。
[0018]一較佳實施例之中:還包括能對腔體(110)進行施壓、測壓且能測量腔體(110)內(nèi)水的體積變化量的圍壓施加和量測裝置(800)，另設(shè)有壓力連接管(810)，壓力連接管(810)之二端分別連接腔體(110)和圍壓施加和量測裝置(800)。
[0019]一較佳實施例之中:所述壓力室包括筒狀的本體(140)、頂蓋(150)和底蓋(160)，本體(140)之周壁為中空的雙層結(jié)構(gòu)，另設(shè)有納基隔熱軟氈(141)，該納基隔熱軟氈(141)裝接在本體(140)之周壁；本體(140)之頂端設(shè)有上沿邊(142)，本體(140)之底端設(shè)有下沿邊(143)，頂蓋(150)蓋接在本體(140)之頂部且與上沿邊(142)之間通過螺栓(170)相固定，底蓋(160)蓋接在本體(140)之底部且與下沿邊(143)通過螺栓(170)相固定，本體(140)、頂蓋(150)和底蓋(160)之間圍成所述的腔體(110)。
[0020]一較佳實施例之中:所述壓力室還包括具有隔水及隔熱效果的上陶瓷板(180)和下陶瓷板(190)，上陶瓷板(180)頂?shù)衷陧斏w(150)和本體(140)之頂部之間，下陶瓷板(190)頂?shù)衷诘咨w(160)和本體(140)之底部之間。
[0021] 本技術(shù)方案與【背景技術(shù)】相比，它具有如下優(yōu)點:[0022]1.腔體內(nèi)充滿水，土柱置于腔體內(nèi)，通過超聲波發(fā)生器將電壓轉(zhuǎn)換為與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號，超聲波換能器將接受到的高頻電信號轉(zhuǎn)化成超聲波振動，超聲波振動振幅經(jīng)過超聲波變幅桿放大后，再通過超聲波發(fā)射工具頭傳遞并施加在土柱頂端部，使得土柱在超聲波的作用下發(fā)生振動，儲液箱中裝有膠體與去離子水的混合液，儲液箱中的液體通過進液管進入土柱之頂端部并在土柱內(nèi)進行遷移和沉積，土柱底部滲出的液體從出液管流出，濁度計測量從土柱底端部滲出的液體中膠體濁度，利用膠體濁度與濃度的關(guān)系將濁度轉(zhuǎn)換為膠體濃度，可對滲出液體中膠體濃度進行深入分析。該系統(tǒng)可控制超聲波的頻率在20-200KHZ范圍，可滿足超聲波作用下土柱試驗的要求。該系統(tǒng)能精確測定在超聲波荷載變化、土柱高度變化以及土柱圍壓變化過程中膠體濃度隨時間的演化情況、超聲波的衰減情況、溫度變化情況及土柱變形情況，進而對多因素耦合作用下多孔介質(zhì)中膠體遷移和沉積特性進行研究。
[0023]2.土柱之高度小于腔體之高度，土柱之寬度小于腔體之寬度，使得該壓力室可滿足不同高度之土柱的試驗需要，土柱高度在20-80厘米范圍內(nèi)均可采用該壓力室進行試驗。
[0024]3.超聲波發(fā)射工具頭與貫穿孔相密封活動配合，使得超聲波發(fā)射工具頭位于腔體內(nèi)的長度可調(diào)節(jié)，并且超聲波發(fā)射工具頭與不同高度之土柱頂端部之間相接觸，方便不同高度的土柱試驗。
[0025]4.土柱包括土樣和彈性防水層，該防水層可防止腔體內(nèi)的水滲入土樣，彈性固定件緊套置于土柱頂端部和壓力室凸緣處的彈性防水層外周，用于對彈性防水層進行固定，進一步加強防水效果。
[0026]5.上透水件包括密封部和固接密封部的篩網(wǎng)部，密封部用于防止腔體內(nèi)的水從土樣頂端滲入，篩網(wǎng)部保證儲液箱內(nèi)的液體能均勻的流入土樣頂端。下透水件的篩網(wǎng)孔徑小于多孔介質(zhì)顆粒的最小粒徑，除使得從土樣底部滲出的液體能均勻流出土樣以外，還能確保多孔介質(zhì)顆粒不隨水流流失，從而避免滲流對土柱內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。
[0027]6.上透水件和下透水件的厚度為4-6毫米，可防止膠體在透水件中發(fā)生沉積，減少膠體在透水件內(nèi)的停留時間；篩網(wǎng)部和篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)的孔徑為0.4-0.6毫米，使得膠體和滲流通過效果更好。且超聲波發(fā)射工具頭與上透水件之密封部相接觸，能最大限度地將超聲波傳遞至土柱，試驗結(jié)果更加準確。
[0028]7.振動探頭用于探測土柱底部振動情況，測振儀用于將土柱底部振動情況轉(zhuǎn)換為振動數(shù)據(jù)，該測振裝置可測量土柱對超聲波的衰減情況，滿足需要超聲波衰減數(shù)據(jù)的試驗要求。
[0029]8.由于土柱受到超聲波的作用進行振動，土柱在振動過程中會產(chǎn)生熱量并釋放至腔體內(nèi)，感溫元件用于檢測腔體內(nèi)的溫度并通過溫度顯示器進行顯示，使得該測溫裝置可檢測不同超聲波作用形式下土柱的溫度變化。
[0030]9.圍壓施加和量測裝置能對腔體進行施壓、測壓且能測量腔體內(nèi)水的體積變化量，該圍壓施加和量測裝置能對土柱施加圍壓，并通過測量腔體內(nèi)水的體積變化量進而量測土柱的變形量。
[0031]10.蠕動泵用于將儲液箱內(nèi)的液體抽入至土柱內(nèi)，具有無污染、精度高、低剪切力、密封性好的優(yōu)點；流量計可測量液體單位時間的流量，且流量計中的閥門可調(diào)節(jié)液體流動速度。
[0032]11.納基隔熱軟氈裝接在本體之周壁，納基隔熱軟氈在常溫下的導熱系數(shù)低于靜止的空氣，是市面上最高效的隔熱制品之一，保證測溫裝置的數(shù)據(jù)準確性。且底蓋與本體之間、頂蓋與本體之間通過螺栓固定，可隨時更換不同高度的土柱。
[0033]12.上陶瓷板與下陶瓷板具有很好的隔水和隔熱效果，保證測溫裝置的數(shù)據(jù)準確性以及圍壓施加和量測裝置的數(shù)據(jù)準確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0035]圖1繪示了一較佳實施例的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)的整體示意圖。
【具體實施方式】
[0036]請查閱圖1，超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)的一較佳實施例，所述的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，它包括壓力室、土柱、超聲波裝置、供液裝置、出液裝置、測振裝置、測溫裝置和圍壓施加和量測裝置800。
[0037]壓力室，它設(shè)有充滿水的腔體110。
[0038]本實施例中，所述壓力室包括筒狀的本體140、頂蓋150和底蓋160，本體140之周壁為中空的雙層結(jié)構(gòu)，另設(shè)有納基隔熱軟氈141，該納基隔熱軟氈141裝接在本體140之周壁；本體140之頂端設(shè)有上沿邊142，本體140之底端設(shè)有下沿邊143，頂蓋150蓋接在本體140之頂部且與上沿邊142之間通過螺栓170相固定，底蓋160蓋接在本體140之底部且與下沿邊143通過螺栓170相固定，本體140、頂蓋150和底蓋160之間圍成所述的腔體110。本實施例中，該腔體110之高度可設(shè)置為100厘米，腔體之半徑為20厘米，本體之周壁厚度為3厘米。
[0039]本實施例中，所述壓力室還包括具有隔水及隔熱效果的上陶瓷板180和下陶瓷板190，上陶瓷板180頂?shù)衷陧斏w150和本體140之頂部之間，下陶瓷板190頂?shù)衷诘咨w160和本體140之底部之間。
[0040]本實施例中，所述壓力室之底蓋160向腔體110內(nèi)凸設(shè)有凸緣130，該凸緣130為圓柱狀。
[0041]本實施例中，所述壓力室之頂端部設(shè)有凸塊120，凸塊120開設(shè)有縱向貫穿腔體110內(nèi)外的貫穿孔121。
[0042]所述土柱外周包裹彈性防水層520，它置于腔體110內(nèi)。
[0043]本實施例中，所述土柱之寬度小于腔體110之寬度，土柱之高度小于腔體110之高度。本實施例中，土柱之直徑可為7厘米，其高度可在20-80厘米之間選擇。
[0044]本實施例中，所述土柱包括柱狀的土樣510，所述土樣510放置于底蓋之凸緣130上，所述彈性防水層520延伸至凸緣130外周，另設(shè)有用于固定彈性防水層520的彈性固定件，彈性固定件緊套置于土柱頂端部和壓力室凸緣處的彈性防水層520外周。本實施例中，彈性防水層520可采用橡皮膜，彈性固定件可采用橡皮圈。
[0045]本實施例中，所述土柱還包括上透水件530和下透水件540。
[0046]上透水件530包括密封部和固接密封部的篩網(wǎng)部，篩網(wǎng)部靠置于土樣510之頂端，彈性防水層520向上延伸至上透水件530之外周，進液管320穿過彈性防水層520并與上透水件530側(cè)面相接通；本實施例中，上透水件530為特制的不銹鋼透水件。所述上透水件530的厚度為4-6毫米且篩網(wǎng)部的孔徑為0.4-0.6毫米。最好，上透水件530之厚度為5毫米，篩網(wǎng)部的孔徑為0.5毫米。
[0047]下透水件540頂?shù)衷谕翗?10和凸緣130之間且為篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，出液管420穿過凸緣130并與下透水件540相接通。本實施例中，下透水件540為特制的不銹鋼透水件。所述下透水件540的厚度為4-6毫米且篩網(wǎng)的孔徑為0.4-0.6毫米。最好，下透水件540之厚度為5毫米，篩網(wǎng)的孔徑為0.5毫米。
[0048]所述超聲波裝置用于對土柱施加超聲波以使土柱產(chǎn)生振動，它包括依次相連的超聲波發(fā)生器210、超聲波換能器220，超聲波變幅桿230以及超聲波發(fā)射工具頭240。
[0049]本實施例中，超聲波發(fā)射工具頭240之一端伸出腔體110，超聲波發(fā)射工具頭240之另一端通過貫穿孔121伸入腔體110內(nèi)且與貫穿孔121相密封活動配合，且超聲波發(fā)射工具頭240之伸入腔體110的一端與上透水件530之密封部相接觸，超聲波發(fā)射工具頭位于腔體內(nèi)的長度可調(diào)節(jié)，方便不同高度的土柱試驗。
[0050]所述供液裝置用于對土柱提供混合有膠體的液體，它包括儲液箱310和進液管320，進液管320之一端連接儲液箱310，進液管320之另一端伸入腔體110內(nèi)且與土柱之頂端部相連接。儲液箱310內(nèi)裝有膠體與去離子水的混合液，膠體為粒徑小于I微米的膠體顆粒。
[0051]本實施例中，所述供液裝置還包括用于將儲液箱310內(nèi)的液體抽入至土柱內(nèi)的蠕動泵330和用于測量液體流量的流量計340，蠕動泵330和流量計340均裝接在進液管320上，蠕動泵330位于儲液箱310和流量計340之間。蠕動泵用于將儲液箱內(nèi)的液體抽入至土柱內(nèi)，能提供恒定流速的水流；流量計可測量液體單位時間的流量，且流量計中的閥門可調(diào)節(jié)液體流動速度。
[0052]所述出液裝置，它包括用于測量從土柱底端部滲出的液體中膠體濁度的濁度計410和出液管420，濁度計410裝接在出液管420上，出液管420伸入腔體110內(nèi)且與土柱之底端部相連接。
[0053]所述測振裝置，它包括用于探測土柱底部振動情況的振動探頭610和用于將土柱底部振動情況轉(zhuǎn)換為振動數(shù)據(jù)的測振儀620，振動探頭610穿過腔體110且伸入土柱之底端部，測振儀620與振動探頭610相連接。
[0054]所述測溫裝置，它包括用于檢測腔體110內(nèi)溫度的感溫元件710和用于顯示感溫元件710所測溫度的溫度顯示器720，感溫元件710伸入腔體110內(nèi)，溫度顯示器720與感溫元件710相連接。本實施例中，該感溫元件710為電熱偶。
[0055]所述圍壓施加和量測裝置800能對腔體110進行施壓、測壓且能測量腔體110內(nèi)水的體積變化量，另設(shè)有壓力連接管810，壓力連接管810之二端分別連接腔體110和圍壓施加和量測裝置800。本實施例中，該圍壓施加和量測裝置800可采用常規(guī)的土工三軸試驗儀的圍壓裝置，土柱周邊圍壓能控制在0-2MPa范圍內(nèi)的某一恒定圍壓值。
[0056]試驗具體操作過程如下:
[0057](I)膠體的選擇
[0058]選用人工制備的球形硅微粉進行試驗，硅微粉是一種無毒、無味、無污染的無機非金屬材料，它具備耐溫性、耐酸堿腐蝕、化學性能穩(wěn)定、硬度大等特性。選用5種粒徑分布窄的單分散球形娃微粉，5種娃微粉的中位粒徑分別為:0.05 μ m、0.1 μ m、0.5 μ m、I μ m,這5種硅微粉可以在市場上購得。
[0059](2) 土樣制備
[0060]多孔介質(zhì)選用酸洗后的石英砂(粒徑為1_4_)，酸洗去除了石英砂表面的鐵、鋁等氧化物，能夠很好的排除雜質(zhì)的干擾。在特制的制樣器中分層填裝土樣，每次填裝時水面高于試樣頂面l_2cm，這樣能確保填裝的土柱為飽和土柱。同時，對每層搗實相同的次數(shù)以保證土柱整體的均勻性。土柱制好以后將制樣器拿出。由于所選用的石英砂的礦物成分已知，這樣所制備的土柱的物理和化學性質(zhì)就十分清晰。因此，試驗規(guī)律預期會有比較好的可比性和代表性。
[0061](3) 土柱安裝
[0062]取直徑為7厘米，高度為50厘米的土樣，在凸緣130上放置下透水件540，再將土樣放置于下透水件540上，將上透水件530放置于土樣之頂端，再將彈性防水層520套在土樣、上下透水件和凸緣130外周，以保證土柱周圍完全不透水；
[0063]再將頂蓋150和底蓋、上下陶瓷板與本體140相固定；
[0064]調(diào)整超聲波發(fā)射工具頭之高度，以保證超聲波發(fā)射工具頭與上透水件530相接觸；
[0065](4)正式試驗
[0066]控制超聲波換能器產(chǎn)生的超聲波頻率為100KHZ，控制圍壓施加和量測裝置800使得土柱圍壓為IMPa，啟動蠕動泵330以將儲液箱310內(nèi)混有濃度為0.2mg/ml、粒徑為
0.5 μ m的膠體的液體泵入土柱之頂端，調(diào)整流量計340之閥門以使其流速控制在500ml/min,振動探頭610探測土柱底部振動情況并通過測振儀620將土柱底部振動情況轉(zhuǎn)換為振動數(shù)據(jù)，即土柱底部的超聲波振動為原值的20%。圍壓施加和量測裝置800所測的腔體內(nèi)水的體積變化量，并將該體積變化量轉(zhuǎn)化為土柱的變形量為200ml，濁度計測出從土柱底端部滲出的液體中膠體濁度，利用膠體濁度與濃度的關(guān)系將濁度轉(zhuǎn)換為膠體濃度為正態(tài)分布曲線，濃度最大值為0.3mg/ml，記錄下該些數(shù)據(jù)；
[0067]改變振動參數(shù)、圍壓參數(shù)、滲流速度以及膠體參數(shù),重新測量數(shù)值,并記錄下該些數(shù)據(jù)；
[0068]通過多組數(shù)據(jù)，可對不同的超聲波形式土柱滲出液體中膠體濃度進行深入分析。
[0069](5) 土柱取樣測試
[0070]每次室內(nèi)土柱試驗結(jié)束后，對土柱沿深度方向的變形特征進行測量；
[0071]在一定的深度處取出一定量的石英砂，分析滲流和超聲波作用以后依然沉積在土柱中的膠體隨深度的變化規(guī)律。對于取樣中膠體濃度的測試，可將多孔介質(zhì)在一定體積的去離子水中清洗至表面無膠體，然后對水中濁度進行測試，最后通過膠體濁度和濃度的關(guān)系得到膠體的濃度。
[0072]該系統(tǒng)能精確測定在超聲波荷載變化、土柱圍壓變化過程中土柱對超聲波的衰減情況、溫度變化情況及土柱變形情況進行分析，進而對多孔介質(zhì)中膠體遷移和沉積特性進行研究。
[0073]上述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，故不能依此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其特征在于:它包括: 壓力室，它設(shè)有充滿水的腔體(110)； 外周包裹彈性防水層(520)的土柱，它置于腔體(110)內(nèi)； 用于對土柱施加超聲波以使土柱產(chǎn)生振動的超聲波裝置，它包括依次相連的超聲波發(fā)生器(210)、超聲波換能器(220)、超聲波變幅桿(230)以及超聲波發(fā)射工具頭(240)，超聲波發(fā)射工具頭(240)伸入腔體(110)內(nèi)且與土柱之頂端部相接觸； 用于對土柱提供混合有膠體的液體的供液裝置，它包括儲液箱(310)、進液管(320)、蠕動泵(330)和流量計(340)，儲液箱(310)、蠕動泵(330)和流量計(340)依次裝接在進液管(320)上，進液管(320)伸入腔體(110)內(nèi)且與土柱之頂端部側(cè)壁相連接； 出液裝置，它包括用于測量從土柱底端部流出的液體中膠體濁度的濁度計(410)和出液管(420)，濁度計(410)裝接在出液管(420)上，出液管(420)伸入腔體(110)內(nèi)且與土柱之底端部相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其特征在于:所述土柱之寬度小于腔體(110)之寬度，土柱之高度小于腔體(110)之高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其特征在于:所述壓力室之頂端部設(shè)有凸塊(120)，凸塊(120)開設(shè)有縱向貫穿腔體(110)內(nèi)外的貫穿孔(121)，超聲波發(fā)射工具頭(240)通過貫穿孔(121)伸入腔體(110)內(nèi)且與貫穿孔(121)相密封活動配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其特征在于:所述土柱包括圓柱狀的土樣(510)，所述壓力室向腔體(110)內(nèi)凸設(shè)有凸緣(130)，所述土樣(510)放置于凸緣(130)上，所述彈性防水層(520)延伸至凸緣(130)外周，另設(shè)有用于固定彈性防水層(520)的彈性固定件，彈性固定件緊套置于凸緣(130)以及土柱頂端部外周。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其特征在于:所述土柱還包括上透水件(530)和下透水件(540)，上透水件(530)包括密封部和固接密封部的篩網(wǎng)部，篩網(wǎng)部靠置于土樣(510)之頂端，彈性防水層(520)向上延伸至上透水件(530)之外周，進液管(320)穿過彈性防水層(520)并與上透水件(530)側(cè)壁相接通；下透水件(540)頂?shù)衷谕翗?510)和凸緣(130)之間且頂面為篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，出液管(420)穿過凸緣(130)并與下透水件(540)底面相接通，且超聲波發(fā)射工具頭(240)與上透水件(530)之密封部相接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其特征在于:所述上透水件(530)的厚度為4-6毫米且篩網(wǎng)部的孔徑為0.4-0.6毫米，所述下透水件(540)的厚度為4-6毫米且篩網(wǎng)的孔徑為0.4-0.6毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其特征在于:還包括測振裝置，它包括用于探測土柱底部振動情況的振動探頭(610)和用于將土柱底部振動情況轉(zhuǎn)換為振動數(shù)據(jù)的測振儀(620)，振動探頭(610)穿過腔體(110)且伸入土柱之底端部，測振儀(620)與振動探頭(610)相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其特征在于:還包括測溫裝置，它包括用于檢測腔體(110)內(nèi)溫度的感溫元件(710)和用于顯示感溫元件(710)所測溫度的溫度顯示器(720)，感溫元件(710)伸入腔體(110)內(nèi)，溫度顯示器(720)與感溫元件(710)相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其特征在于:還包括能對腔體(110)進行施壓、測壓且能測量腔體(110)內(nèi)水的體積變化量的圍壓施加和量測裝置(800)，另設(shè)有壓力連接管(810)，壓力連接管(810)之二端分別連接腔體(110)和圍壓施加和量測裝置(800)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項所述的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其特征在于:所述壓力室包括筒狀的本體(140)、頂蓋(150)和底蓋(160)，本體(140)之周壁為中空的雙層結(jié)構(gòu)，另設(shè)有納基隔熱軟氈(141)，該納基隔熱軟氈(141)裝接在本體(140)之周壁；本體(140)之頂端設(shè)有上沿邊(142)，本體(140)之底端設(shè)有下沿邊(143)，頂蓋(150)蓋接在本體(140)之頂部且與上沿邊(142)之間通過螺栓(170)相固定，底蓋(160)蓋接在本體(140)之底部且與下沿邊(143)通過螺栓(170)相固定，本體(140)、頂蓋(150)和底蓋(160)之間圍成所述的腔體(110)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的超聲波控制的土柱壓力室系統(tǒng)，其特征在于:所述壓力室還包括具有隔水及隔熱效果的上陶瓷板(180)和下陶瓷板(190)，上陶瓷板(180)頂?shù)衷陧斏w(150)和本體 (140)之頂部之間，下陶瓷板(190)頂?shù)衷诘咨w(160)和本體(140)之底部之間。
【文檔編號】G01N29/22GK104007051SQ201410260204
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】陳星欣, 蔡奇鵬, 張大山 申請人:華僑大學