本发明公开了土工压缩试验液压系统及测试方法，其中系统包括依次首尾连接的压力加载装置、储能装置、试样测试装置，所述储能装置包括串联在一起的大储能器和小储能器，上述两储能器之间设置有调压装置，所述压力加载装置、储能装置、试样测试装置、调压装置均单独与数据采集系统相连接，所述数据采集系统又通过数据线连接至数据处理及显示装置。本发明自动化程度高、低成本、受外界环境影响因素小、噪音低、可扩展性强、占地面积小，实现了优化产业结构，降低人员数量及劳动强度，低能耗、高效率的优势目的。
1.土工压缩试验液压系统，其特征在于，包括依次首尾连接的压力加载装置、储能装置、试样测试装置，所述储能装置包括串联在一起的大储能器和小储能器，上述两储能器之间设置有调压装置，所述压力加载装置、储能装置、试样测试装置、调压装置均单独与数据采集系统相连接，所述数据采集系统又通过数据线连接至数据处理及显示装置。
2.根据权利要求1所述的土工压缩试验液压系统，其特征在于，所述压力加载装置由电动液压试压泵与人工脚踏泵以并联的方式连接组成，电动液压试压泵上自带可控压力表，电动液压试压泵一端与自动开关阀门连接，另一端与水箱连接，人工脚踏泵一端与数显压力表及手动开关阀门通过耐压管线连接，另一端与水箱连接。
3.根据权利要求1所述的土工压缩试验液压系统，其特征在于，所述大储能器具有一个直通接口和一个三通接口，直通接口与压力加载装置连接，三通接口分别连接到六通阀阀口上和通过与手动调压阀串联接入六通阀其中一个六通阀阀口上；小储能器具有两个直通接口，一个直通接口直接接入六通阀其中一个六通阀阀口上，另一个直通接口通过总进水阀与试样测试装置相连，所述六通阀上还具有一个用作排水排气的六通阀阀口。
4.根据权利要求3所述的土工压缩试验液压系统，其特征在于，所述调压装置分为自动调压装置和手动调压装置，手动调压装置包括手动调压阀，自动调压装置由数显智能仪表、电磁阀和压力传感器组成，所述的数显智能仪表后置接口分别与电磁阀和压力传感器相连接，电磁阀输入口与六通阀其中一个六通阀阀口连接，电磁阀输出口与三通短接连接，三通短接其余两个接口分别与压力传感器连接和与小储能器连接。
5.根据权利要求1所述的土工压缩试验液压系统，其特征在于，所述试样测试装置有多条测试分路，每条测试分路由多台单联固结仪串联组成，单联固结仪通过反力架固定于试验台上，单联固结仪底部为静载缸体，静载缸体圆周对称位置分别连接有个体进水阀和个体泄流阀，所述个体进水阀连接储能装置，所述个体泄压阀连接至水箱，静载缸体内与动载活塞通过密封O圈滑动接触，动载活塞能在静载缸体内上下运动，动载活塞与自身上方的加荷托盘螺纹连接，加荷托盘上放置承样盒，承样盒一侧螺纹连接可旋转固定架，具有数据输出功能的千分表夹持在可旋转固定架上，千分表测针与位移过渡杆接触，所述试样测试装置中的所有仪表均通过数据线连接于数据采集装置上。
6.根据权利要求5所述的土工压缩试验液压系统，其特征在于，所述承样盒底面设置凹槽，使加荷托盘刚好放入凹槽内；承样盒底面内侧也具有凹槽，使大透水石放置槽内，环刀放置在大透水石中心位置上，检测样品置于环刀内，与环刀等高。
7.根据权利要求6所述的土工压缩试验液压系统，其特征在于，所述环刀为环形中空结构，小透水石放置于检测样品上与环刀内壁中空结构刚好接触，小透水石上部为上盖，上盖顶部为半球形，球面中心处具有通孔并贯穿上盖的顶和底，该通孔轴线与上盖的中心轴线相一致。
8.根据权利要求5所述的土工压缩试验液压系统，其特征在于，所述反力架上梁中心处设有通孔。
9.根据权利要求5所述的土工压缩试验液压系统，其特征在于，所述位移过渡杆贯穿于反力架上梁和试样上盖中且与小透水石接触。
10.利用权利要求5-9任意一项所述土工压缩试验液压系统进行试验测试的方法，其步骤为：
检测时，均需将制备好的样品放入承样盒中，盖上检测样品上盖，将位移过渡杆从反力架上梁中心小孔穿过与样品上盖顶部接触，转动可旋转固定架，使千分表测针与位移过渡杆顶头接触；
当采用自动测试时，关闭手动开关阀，打开自动开关阀，关闭用作排水排气的六通阀阀口以及连接手动调压装置的六通阀阀口，其它阀口为开启状态；当采用手动测试时，开启手动开关阀，关闭自动开关阀，关闭用作排水排气的六通阀阀口、连接自动调压装置的六通阀阀口以及连接大储能器的六通阀阀口，其它阀口为开启状态；
第一种情况：当检测样品样品较多时，将总进水阀、总泄流阀及各支线进水总阀、各支线总泄流阀以及各个个体进水阀、个体泄流阀打开，采用自动测试时，调节数显智能仪表为设定压力与对应稳压时间以及可控压力表，开动电动液压试压泵为管路输水，排除管路中及各个单联固结仪缸体中的气体，水箱中无泄流总管路排除气泡时，关闭总泄流阀，各支线总泄流阀，开始进行检测，检测数据将通过数据线传输给数据采集装置，通过数据处理及显示装置进行数据存储与显示，检测完毕后，关闭电动液压试压泵，开启总泄流阀，各支线总泄流阀，进行泄压；
第二种情况：当样品较少时，将总进水阀、总泄流阀及支线进水总阀、支线总泄流阀、支线上需要用到的个体进水阀、个体泄流阀打开，其余支线进水总阀、支线总泄流阀、以及支线上不被用到的个体进水阀、个体泄流阀关闭，调节数显智能仪表为设定压力与对应稳压时间，以及可控压力表，开动电动液压试压泵进行检测实验；
第三种情况：当检测过程中，发现某个单联固结仪漏水时，可将个体进水阀、个体泄流阀关闭，不影响其它样品的检测实验；
第四种情况：当遭遇停电或野外检测实验时，采用手动检测实验，数据通过千分表上反应的数据抄写在纸制记录上。
土工压缩试验液压系统及测试方法
技术领域
[0001] 本发明涉及土工压缩试验技术，具体地说是一种土工压缩试验液压系统及测试方法。
背景技术
[0002] 随着科技的发展，大型水电站、堤坝、高层建筑的孕育而生，均要求其基础要有坚固的稳定性。在工程建筑中，土根据作用不同承担不同的研究对象。如在土层上修建房屋、桥梁、道路、堤坝时，土是用来支承建筑物传来的荷载，这时土是被用作为地基；在修筑路堤、土坝等土工构筑物时，土就是被用作为建筑材料；此外，如隧道、涵洞及地下建筑等，土是作为建筑物周围的介质或环境。
[0003] 工程中的地基土体在上部结构荷载作用下产生应力和变形。地基的竖直方向变形即为沉降。土体的变形或沉降对工程安全的稳定性至关重要，是同土的压缩性能密切相关的。土体压缩性包含了两方面的内容：一是压缩变形量的绝对大小，亦即沉降量大小，二是压缩变形随时间的变化，即所谓土体固结的问题。
[0004] 路桥工程中的路堤在本身重力及车辆荷载作用下也会产生压缩变形。土的沉降会对以下方面造成或多或少的影响，如路面标高降低、桥下净空的减少、路堤开裂、路面不平等影响正常使用和安全隐患。因此，为了确保路桥工程的安全使用，需要确定地基土的变形大小，也需要了解和估计沉降随时间的发展及其趋于稳定的可能性。
[0005] 因为不少建筑工程事故，包括建筑物倾斜、建筑物严重下沉、墙体开裂和基础断裂等，都是土的压缩性高或压缩性不均匀，引起地基严重沉降或不均匀沉降造成的。
[0006] 所以，一项工程中地基土的固结试验检测尤为重要，通过其对土的力学性能测试，得出为工程设计需要的力学参数。
[0007] 如今对土样进行固结试验的测试仪器分为两种。一种是较为传统的人工加坨式杠杆固结仪，其优点在于不受外界条件的影响，而缺点在于仪器占地面积大，在给土样每一级加重时，均需要人工搬坨、加坨。而一个勘探孔的土样固结试验从几十组到上百组不等，一个勘探区的土样就会千余组样品，试验工作就要投入大量的人力及固结设备，而杠杆固结仪占地面积较大，对实验室的空间造成极大的限制，而工期不忙时又会造成了大量的人员、设备、空间闲置，增加了企业负担。而另一种是较为先进的气压式固结仪，其优点在于占地小，劳动轻度低，一般3-4人即可完成一项固结试验，其原理是运用气泵与气缸相连给土样下方的承力板施加压力，并通过调压阀控制每级的压力，实现了半自动化。但其缺点在于：
[0008] 1气泵的最高压力是有限的，测试设备无法做高压试验。
[0009] 2气泵的空压机工作无规律性，当气压低于限定值时会自动启动，会使人的心理造成瞬时紧张，而气泵工作时带来了很大的噪音，长时间工作于此环境下会对人体造成一定的伤害。
[0010] 3气压固结仪查漏不便，当发现漏气时，需要用自制肥皂水沿整个管路逐一查找，造成了大量的时间滞后，由于检测样品每级有严格的时间规定，若在试验过程中发生严重漏气，试验无法正常进行，造成土样力学性能发生改变，参数失真，对后期施工设计造成影响。
[0011] 4气压式固结仪受外界因素影响较多，如停电、调压阀、空压机等出现故障均会使整个试验工作无法正常进行或试验数据失真，甚至造成重大检测事故。
[0012] 5由于空压机输出压力低的限制，一般气压式固结仪最多可对12个土样同时加载试验，而做更多样品时就需要购置多台固结仪，并配置多个空压机，造成了大量的噪声污染和成本投入大及占地面积大。
[0013] 因此，研制能够不受外界环境影响、低噪音且能实现人工智能加压测试的多功能土工压缩试验液压系统是所有测试行业迫切需求的。
发明内容
[0014] 本发明的目的在于提供土工压缩试验液压系统及测试方法，该系统自动化程度高、低成本、受外界环境影响因素小、噪音低、可扩展性强、占地面积小，实现了优化产业结构，降低人员数量及劳动强度，低能耗、高效率的优势目的。
[0015] 为了达成上述目的，本发明提供了如下技术方案：土工压缩试验液压系统，包括依次首尾连接的压力加载装置、储能装置、试样测试装置，所述储能装置包括串联在一起的大储能器和小储能器，上述两储能器之间设置有调压装置，所述压力加载装置、储能装置、试样测试装置、调压装置均单独与数据采集系统相连接，所述数据采集系统又通过数据线连接至数据处理及显示装置。
[0016] 所述压力加载装置由电动液压试压泵与人工脚踏泵以并联的方式连接组成，电动液压试压泵上自带可控压力表，电动液压试压泵一端与自动开关阀门连接，另一端与水箱连接，人工脚踏泵一端与数显压力表及手动开关阀门通过耐压管线连接，另一端与水箱连接。
[0017] 所述大储能器具有一个直通接口和一个三通接口，直通接口与压力加载装置连接，三通接口分别连接到六通阀阀口上和通过与手动调压阀串联接入六通阀其中一个六通阀阀口上；小储能器具有两个直通接口，一个直通接口直接接入六通阀其中一个六通阀阀口上，另一个直通接口通过总进水阀与试样测试装置相连，所述六通阀上还具有一个用作排水排气的六通阀阀口。
[0018] 所述调压装置分为自动调压装置和手动调压装置，手动调压装置包括手动调压阀，自动调压装置由数显智能仪表、电磁阀和压力传感器组成，所述的数显智能仪表后置接口分别与电磁阀和压力传感器相连接，电磁阀输入口与六通阀其中一个六通阀阀口连接，电磁阀输出口与三通短接连接，三通短接其余两个接口分别与压力传感器连接和与小储能器连接。
[0019] 所述试样测试装置有多条测试分路，每条测试分路由多台单联固结仪串联组成，单联固结仪通过反力架固定于试验台上，单联固结仪底部为静载缸体，静载缸体圆周对称位置分别连接有个体进水阀和个体泄流阀，所述个体进水阀连接储能装置，所述个体泄压阀连接至水箱，静载缸体内与动载活塞通过密封O圈滑动接触，动载活塞能在静载缸体内上下运动，动载活塞与自身上方的加荷托盘螺纹连接，加荷托盘上放置承样盒，承样盒一侧螺纹连接可旋转固定架，具有数据输出功能的千分表夹持在可旋转固定架上，千分表测针与位移过渡杆接触，所述试样测试装置中的所有仪表均通过数据线连接于数据采集装置上。
[0020] 所述承样盒底面设置凹槽，使加荷托盘刚好放入凹槽内；承样盒底面内侧也具有凹槽，使大透水石放置槽内，环刀放置在大透水石中心位置上，检测样品置于环刀内，与环刀等高。
[0021] 所述环刀为环形中空结构，小透水石放置于检测样品上与环刀内壁中空结构刚好接触，小透水石上部为上盖，上盖顶部为半球形，球面中心处具有通孔并贯穿上盖的顶和底，该通孔轴线与上盖的中心轴线相一致。
[0022] 所述反力架上梁中心处设有通孔。
[0023] 所述位移过渡杆贯穿于反力架上梁和试样上盖中且与小透水石接触。
[0024] 为了达成上述另一目的，本发明提供了如下技术方案：土工压缩试验液压系统进行试验测试的方法，其步骤为：
[0025] 检测时，均需将制备好的样品放入承样盒中，盖上检测样品上盖，将位移过渡杆从反力架上梁中心小孔穿过与样品上盖顶部接触，转动可旋转固定架，使千分表测针与位移过渡杆顶头接触；
[0026] 当采用自动测试时，关闭手动开关阀，打开自动开关阀，关闭用作排水排气的六通阀阀口以及连接手动调压装置的六通阀阀口，其它阀口为开启状态；当采用手动测试时，开启手动开关阀，关闭自动开关阀，关闭用作排水排气的六通阀阀口、连接自动调压装置的六通阀阀口以及连接大储能器的六通阀阀口，其它阀口为开启状态；
[0027] 第一种情况：当检测样品样品较多时，将总进水阀、总泄流阀及各支线进水总阀、各支线总泄流阀以及各个个体进水阀、个体泄流阀打开，采用自动测试时，调节数显智能仪表为设定压力与对应稳压时间以及可控压力表，开动电动液压试压泵为管路输水，排除管路中及各个单联固结仪缸体中的气体，水箱中无泄流总管路排除气泡时，关闭总泄流阀，各支线总泄流阀，开始进行检测，检测数据将通过数据线传输给数据采集装置，通过数据处理及显示装置进行数据存储与显示，检测完毕后，关闭电动液压试压泵，开启总泄流阀，各支线总泄流阀，进行泄压；
[0028] 第二种情况：当样品较少时，将总进水阀、总泄流阀及支线进水总阀、支线总泄流阀、支线上需要用到的个体进水阀、个体泄流阀打开，其余支线进水总阀、支线总泄流阀、以及支线上不被用到的个体进水阀、个体泄流阀关闭，调节数显智能仪表为设定压力与对应稳压时间，以及可控压力表，开动电动液压试压泵进行检测实验；
[0029] 第三种情况：当检测过程中，发现某个单联固结仪漏水时，可将个体进水阀、个体泄流阀关闭，不影响其它样品的检测实验；
[0030] 第四种情况：当遭遇停电或野外检测实验时，采用手动检测实验，数据通过千分表上反应的数据抄写在纸制记录上。
[0031] 相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0032] 1、自动化程度高，采用数显智能仪表，对样品进行对应时间的加载控制，采用数据采集装置，进行测试数据的自动采集。
[0033] 2、受外界环境影响因素小，不受停电及设备发生故障的影响，具有自动和手动两套检测系统。
[0034] 3、低噪音，采用电动液压试压泵进行系统加压，实现了低噪音。
[0035] 4、低成本、可扩展性强、占地面积小，可串联多个单联固结仪，投入成本小，工作效率高。
[0036] 5、查漏方便，克服了气压泵查漏不方便的特点，漏点可视化。
[0037] 6、可施加高压，采用电动液压试压泵，实现了低、中、高压一体化。
[0038] 具体来说，压力加压装置由手动高压加压泵和电动高压试压泵并联组成，可分别独立对整个管路进行供压；储能装置由大小不同储量的储能器构成，大储能器与压力加载装置通过耐压管线串联，对整个管路进行压力补偿和储能，小储能器通过供压管线与试样测试装置串联，对试样测试部分进行压力补偿和储能。调压装置分为数显自动和人工手动两种，通过六通阀连接入管路中，输入端与大储能器连接，输出端与小储能器连接，为试样测试装置提供可控、平稳蓄能。数据采集系统由电脑、数据集线盒、带数据接口的位移传感器组成，将测量得到的土压缩位移值通过数据集线盒存入电脑中。本发明主要应用于饱和土的低-中-高压固结压缩试验，另外结合数字化量测装置和数据采集装置，实现了试验数据的自动采集。
[0039] 高压管线与供压管线通过可控高压调压阀丝扣连接在两端；供压管线端口与试样测试装置相连，试样测试装置由多条分支测试台并联组成，每个分支测试台由多台固结仪串联起来。固结仪底部为静载缸体、圆周对称位置分别设置入压阀和泄压阀，静载缸体内与动载活塞通过密封O圈滑动接触，动载活塞通过传压杆与加荷盘固结连接，动载活塞可在静载缸体内上下运动，实现对加荷盘上的试样盒内的试样通过反力架进行试样的加压与泄压，试样在各级荷载下不同时间的压缩量通过测微表杆支撑台（位移过渡杆）上的千分表指针读数来显示。固结试验测试，串联管线分为供压管路和泄压管路，分别丝扣连接于固结仪的入压阀和泄压阀。
附图说明
[0040] 图1为本发明的土工压缩试验液压系统的结构示意图。
[0041] 图中：1、千分表；2、可旋转固定架；3、反力架支柱；4、承样盒；5、加荷托盘；6、个体进水阀；7、位移过渡杆；8、透水石；9、静载缸体；10、个体泄流阀；11、进水三通；12、动载活塞；13、总进水阀；14、小储能器；15、数显智能仪表；16、压力传感器；17、电磁阀；18、样品上盖；19、三通短接；20、环刀；21、22、23、25、26、27、六通阀阀口；24、反力架上梁；28、数显压力表；29、手动调压阀；30、大储能器；31、手动开关阀；32、人工脚踏泵；33、自动开关阀；34、可控压力表；35、电动液压试压泵；36、水箱；37、数据处理及显示装置；38、数据采集装置；39、数据线；40、泄流三通；41、第一支线泄流总阀；42、第二支线泄流总阀；43、第一支线进水总阀；44、第二支线进水总阀；45、总泄流阀；46、数显压力表；47、单联固结仪；48、工作台；49、密封O圈。
具体实施方式
[0042] 有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
[0043] 根据图1所示，土工压缩试验液压系统，包括试样测试装置、压力加载装置、储能装置、调压装置和数据采集系统。压力加载装置由电动液压试压泵35与人工脚踏泵32以并联的方式接入管路中组成，电动液压试压泵35上自带可控压力表34，一端与自动开关阀门33连接，另一端与水箱36连接，人工脚踏泵32一端与数显压力表46及手动开关阀门31通过耐压管线丝扣连接，另一端与水箱36连接；大储能器30具有一个直通接口和一个三通接口，直通接口与压力加载装置连接，储能装置由大储能器30和小储能器14组成，大储能器30具有一个直通接口和一个三通接口，直通接口与压力加载装置连接，三通接口分别连接到六通阀阀口25上，和通过与手动调压阀29串联接入六通阀阀口26上，小储能器
14具有两个直通接口，一个直接接入六通阀阀口22上，另一个与通过总进水阀13串联后与试样测试装置相连；调压装置分为自动调压和手动调压，手动调压由手动调压阀29组成，自动调压由数显智能仪表15、电磁阀17和压力传感器16组成，电磁阀17一端与六通阀阀口21连接，另一端与三通短接19丝扣连接，三通短接19其余两个接口分别与压力传感器
16丝扣连接，和与小储能器14通过管路连接到一起；试样测试装置有多条测试分路，每条测试分路由多台单联固结仪47串联组成，单联固结仪47通过反力架3丝扣固定于试验台
48上，固结仪底部为静载缸体9、圆周对称位置分别连接有个体进水阀6和个体泄流阀10，静载缸体9内与动载活塞12通过密封O圈49滑动接触，可在静载缸体9内上下运动，动载活塞12与加荷托盘5螺纹连接，加荷托盘5上放置承样盒4，其一侧螺纹连接可旋转固定架2，具有数据输出功能的千分表47夹持在可旋转固定架2上，千分表测针与位移过渡杆7接触，各表数据线汇聚于数据采集装置38上，再通过数据线传送给数据处理及显示装置37上。
[0044] 所述的承样盒4，底面为凹槽，可使加荷托盘5刚好放入槽内，承样盒4底面内侧具有凹槽，可使大透水石放置槽内，环刀放置在大透水石中心位置上，检测样品置于环刀内，与环刀等高。所述的反力架3，横梁中心处设有通孔。
[0045] 所述的制作好的检测样品，置于环刀内，环刀环置于大透水石上，且其为环形中空结构，小透水石放置于试样上，可与环刀内壁中空结构刚好接触，小透水石上部为上盖，上盖顶部为半球形，球面中心处具有通孔，贯穿上盖的顶和底，且通孔位于上盖的中心轴线上。
[0046] 所述的位移过渡杆7，可贯穿于反力架3横梁和试样上盖，与小透水石接触。所述的六通阀口23为排水排气阀。
[0047] 所述的数显智能仪表15后置接口与电磁阀17和压力传感器16相连接，电磁阀17输出口与传感器16通过三通丝扣连接在一起。可通过在数显智能仪表上设置阶段时间与对应的持压力值所述的电动液压试压泵35，可通过自带的可控压力表34设置的压力值，控制电动液压试压泵的工作与停止。
[0048] 操作过程：
[0049] 检测时，均需将制备好的样品放入承样盒4中，盖上样品上盖18，将位移过渡杆7从反力架上梁24中心小孔穿过与样品上盖18顶部接触，转动可旋转固定架2，使千分表1表针与位移过渡杆7顶头接触。
[0050] 当采用自动测试时，关闭手动开关阀31，打开自动开关阀33，关闭六通阀口26、23，其它阀口为开启状态。
[0051] 当采用手动测试时，开启手动开关阀31，关闭自动开关阀33，关闭六通阀口21、25、23，其它阀口为开启状态。
[0052] 第一种情况：当样品较多时，将总进水阀13、总泄流阀45及各支线进水总阀43、44，各支线总泄流阀41、42，以及各个个体进水阀6，个体泄流阀10打开，采用自动测试时，调节数显智能仪表15为设定压力与对应稳压时间，以及可控压力表34，开动电动液压试压泵35为管路输水，排除管路中及各个单联固结仪47缸体中的气体，水箱36中无泄流总管路排除气泡时，关闭总泄流阀45，各支线总泄流阀41、42，开始进行检测，检测数据将通过数据线39传输给数据采集装置38，通过显示装置37进行数据存储与显示，检测完毕后，关闭电动液压试压泵35，开启总泄流阀45，各支线总泄流阀41、42，进行泄压。
[0053] 第二种情况：当样品较少时，将总进水阀13、总泄流阀45及支线进水总阀43，支线总泄流阀41，以及支线上需要用到的个体进水阀6，个体泄流阀10打开，其余支线进水总阀42，支线总泄流阀44，以及支线上不被用到的个体进水阀6，个体泄流阀10关闭，调节数显智能仪表15为设定压力与对应稳压时间，以及可控压力表34，开动电动液压试压泵35进行检测实验。
[0054] 第三种情况：当检测过程中，发现某个单联固结仪漏水时，可将个体进水阀6，个体泄流阀10关闭，不影响其它样品的检测实验。
[0055] 第四种情况：当遭遇停电或野外检测实验时，可采用手动检测实验，数据通过千分表1上反应的数据抄写在纸制记录上。
[0056] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。
