压力板仪的优化与改进研究

作     者：白建帮 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林鸿州;刘魁

授予年度：2021年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：非饱和土 3D打印 压力板仪 蒸发校正 土水特征曲线测试 平衡判断 

摘      要：土水特征曲线在估算土体的强度、渗透和变形方面起着非常重要的作用,准确的对其进行测量是解决其它问题的基础。因此对于已有实验仪器精度的改进与研究有着重要的意义。本文将3D打印技术引入到了压力室的防蒸发改进以及微型张力计的饱和方式的改进研究中,并对压力板仪集水瓶的蒸发问题和平衡问题进行了探究,得到以下主要成果:(1)针对压力板仪和微型张力计的不足,使用3D打印技术打印用于压力室改进的储水环和用于对微型张力计饱和方式改进的真空桶盖、饱和环、饱和环固定板。发现除了对强度和密封性较高要求的真空桶盖外,其余打印的实物均可满足实验需求。(2)针对压力板仪集水瓶蒸发问题,对其原理进行了分析,发现在试验中蒸发质量会产生累积。在使用排水质量来反算土样含水量的连续加压测试中,可以通过隔段时间记录一次蒸发质量的方式,将集水瓶的蒸发量进行校正,提高实验精度。(3)压力室中土样水份的蒸发主要与压力室内空气湿度和温度有关系。空气湿度越大温度越稳定土样的蒸发量就越小,相反在湿度较低温度波动较大时,土样的蒸发量就较大。而通过压力室放置储水环和滤纸来提高湿度的改进可以有效减小土样中水份的蒸发。(4)在有储水环和滤纸的情况下温度的较大波动会使水蒸气冷凝进入土样中,而在没有储水环和滤纸的情况下,温度的较大波动会使得土样的蒸发量较大,因此实验时应避免温度产生大的波动。(5)24hr排水量小于0.1g的判定方法所判断的平衡时间均比使用斜率法判定的时间长,但两种方法所得到的SWCC差异较小。(6)没有对压力室蒸发改进的情况下,连续加压法实验的反算结果与单次加压法反算结果差异较大。