專利名稱：實驗室非飽和土基質(zhì)吸力測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型主要涉及一種實驗室非飽和土基質(zhì)吸力測定儀，尤其是能在實驗 室內(nèi)對非飽和土基質(zhì)吸力定量化量測的實驗室非飽和土基質(zhì)吸力測定儀。
背景技術(shù)：
土的吸力是研究非飽和土工程性質(zhì)的一項重要參數(shù)，土體吸力不但表示土中 水的能態(tài)的高低，揭示土中水和土顆粒相互作用的強烈程度以及非飽和土中水、 氣界面的曲率狀態(tài)，它能從更深層次上揭示土中水、氣運動的規(guī)律和土的體變、 強度變化等物理性質(zhì)。凡涉及到非飽和土的變形和強度問題，都必須聯(lián)系非飽和 土中的吸力。通常認(rèn)為，土中吸力通常由兩部分組成，即基質(zhì)吸力和滲透(溶質(zhì)) 吸力，由于滲透吸力隨含水率的影響較小，且一般情況下土體內(nèi)水分含鹽量是不 變的。因此，在非飽和土研究中僅考慮基質(zhì)吸力，而基質(zhì)吸力的研究就成為非飽 和土力學(xué)研究的根本。
至20世紀(jì)90年代以來，伴隨著非飽和土吸力理論概念的發(fā)展，吸力的量測
手段也得到了一定的豐富。目前，國際上幾種常用的吸力測量設(shè)備見下表所示
表現(xiàn)有吸力量測方法
設(shè)備名稱量測的吸力范圍/kPa備注
濕度計總吸力100 8000要求恒溫環(huán)境
濾紙法總吸力全范圍與土接觸充分可測基質(zhì)吸力
張力計基質(zhì)吸力0 90存在氣蝕問題壓力板儀基質(zhì)吸力0 1500由陶土板的進氣值決定范圍
熱傳導(dǎo)傳感器基質(zhì)吸力0 400間接測量
擠液法滲透吸力全范圍與張力計或量測導(dǎo)電率配合 使用
時域反射計基質(zhì)吸力全范圍間接測量，受影響因素較多
電容式吸力儀基質(zhì)吸力0 200受水中溶質(zhì)的影響
上述方法中，有些雖說造價低廉，但難以實現(xiàn)自動化，尤其是對操作人員技
術(shù)要求太高，受隨機誤差影響較大，如濾紙法等；有些卻因為價格昂貴阻礙了其 的推廣應(yīng)用，如壓力板儀法、熱傳導(dǎo)傳感器法等。
而對于價格便宜、操作簡單的張力計法，使用時往往存在著很多難以克服的 局限性
1、 張力計系統(tǒng)的有機玻璃管位頭修正、管長修正，無法準(zhǔn)確估計；
2、 陶瓷頭與被測土體不易良好接觸；
3、 無法進行實驗室內(nèi)非飽和土基質(zhì)吸力的定量化量測。
所以，開發(fā)一種適合實驗室內(nèi)進行非飽和土基質(zhì)吸力量測的、造價便宜的、 易于量化控制的非飽和基質(zhì)吸力儀是十分必要的。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供--種操作技術(shù)要求低、適 合實驗室對非飽和土基質(zhì)吸力定量化測量的實驗室非飽和土基質(zhì)吸力測定儀。 本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)
一種實驗室非飽和土基質(zhì)吸力測定儀，其構(gòu)件內(nèi)設(shè)有一空腔，所述構(gòu)件上設(shè) 有與空腔連通的注水口、排氣口、陶土板基座及負壓表，所述注水口的頂端旋裝有一檢修帽，所述排氣口上旋裝有一排氣帽，所述陶土板基座密封固定有一塊高 進氣值多孔陶土板，陶土板基座上密封插裝有一定容剛性土杯。
本實用新型的改進，所述負壓表設(shè)置在注水口的一側(cè)。
本實用新型的改進，所述構(gòu)件為剛性材料。
本實用新型中，所述定容剛性土杯中設(shè)有待測土樣。
本實用新型的工作原理簡述于下
首先是制備土樣，將所需加的水量噴灑到土料上拌勻，稍靜置后裝入密封塑 料袋中，然后放入密閉容器中悶料24/2，按照要求的壓實度，換算稱取所需質(zhì)量 的土樣，將定容剛性土杯內(nèi)的土樣擊實，每層擊實至要求高度后，將表面刨毛， 然后再加上一層土料，如此往復(fù)，至指定劃線刻度時停止，將頂面整平，待測土 樣制備完成；然后打開本儀器上的排氣帽與負壓表頂端的檢修帽，將反復(fù)煮沸冷
卻的脫氣蒸餾水注入，待滿后套上排氣帽與檢修帽，靜置48h以上，以使高進氣 值多孔陶土板充分飽和；再次將帶有待測土樣的定容剛性土杯密封插裝在高進氣 值多孔陶土板基座上，壓緊以保證待測土樣與高進氣值多孔陶土板表面充分接 觸，再用注射器往注水口注水至滿，并擰緊檢修帽；最后讀數(shù)，在開始試驗大約 6小時后，負壓力表出現(xiàn)讀數(shù)，每隔3小時觀測一次，記錄時間與相應(yīng)基質(zhì)吸力
值即可完成非飽和土基質(zhì)吸力的測定。
本實用新型通過多孔陶土板與定容土樣的接觸來實現(xiàn)所測土樣基質(zhì)吸力的
量測，優(yōu)點是對實驗人員的操作技術(shù)水平要求低，可對實驗室對非飽和土基質(zhì)
吸力進行定量化的測量，而且價格偏宜，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

圖是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中1.負壓表，2.檢修帽，3.排氣帽，4.構(gòu)件，5.定容剛性土杯，
6.待測十樣，7.高進氣值多孔陶土板。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
如圖所示， 一種實驗室非飽和土基質(zhì)吸力測定儀，其構(gòu)件4內(nèi)設(shè)有一空腔， 所述構(gòu)件4上設(shè)有與空腔連通的注水口、排氣口、陶土板基座及負壓表l，所述 注水口的頂端旋裝有一檢修帽2，所述排氣口上旋裝有一排氣帽3，所述陶土板 基座密封固定有一塊高進氣值多孔陶土板7，陶土板基座上密封插裝有一定容剛 性土杯5。
本實用新型的改進，所述負壓表1設(shè)置在注水口的一側(cè)。 本實用新型的改進，所述構(gòu)件4為剛性材料。 本實用新型中，所述定容剛性土杯5中設(shè)有待測土樣6。 1、 土樣的制備
(1) 稱取10&的所測代表土樣，經(jīng)風(fēng)干、碾壓、過篩，測定風(fēng)干含水率，按 要求的含水率算出所需加水量，見下式
附 , — -^-x 0.01" _ 0n)
wl + 0.0ky。 V "
式中^^為所需加水量；
W為所稱取風(fēng)干土單位質(zhì)量；
W0為風(fēng)干土樣初始含水率；
W為調(diào)配N標(biāo)含水率。
(2) 將所需加的水量噴灑到土料上拌勻，稍靜置后裝入密封塑料袋中，然后放入密閉容器中悶料24/z;
(3)按照要求的壓實度，換算稱取所需質(zhì)量的土樣。將定容剛性土杯5內(nèi)的 土樣擊實，每層擊實至要求高度后，將表面刨毛，然后再加上'層土料，如此往
復(fù)。至指定劃線刻度時停止，將頂面整平，待測土樣6制備完成。
2、 打開本儀器上的排氣帽3與負壓表1頂端的檢修帽2，將反復(fù)煮沸冷卻 的脫氣蒸餾水注入，待滿后套上排氣帽3與檢修帽2;靜置48h以上，以使高進 氣值多孔陶土板7充分飽和。
3、 將帶有待測土樣6的定容剛性土杯5密封插裝在陶土板基座上，壓緊以 保證待測土樣6與高進氣值多孔陶土板7表面充分接觸，再用注射器往注水口注 水至滿，并擰緊檢修帽2。
4、 觀察記錄
由于待測土樣6和高進氣值多孔陶土板7達到平衡時，系統(tǒng)中的水將同土中的 孔隙水具有相同的負壓力，而通常待測土樣6中的孔隙氣壓力等于大氣壓力(即 等于零壓力表壓力)，因此在負壓表l上讀到的負孔隙水壓力在數(shù)值上就等于所測 土樣的基質(zhì)吸力。在開始試驗大約6小時后，負壓力表出現(xiàn)讀數(shù)，每隔3小時觀測 一次，記錄時間與相應(yīng)基質(zhì)吸力值即可完成非飽和土基質(zhì)吸力的測定。
權(quán)利要求1、一種實驗室非飽和土基質(zhì)吸力測定儀，其特征在于其構(gòu)件內(nèi)設(shè)有一空腔，所述構(gòu)件上設(shè)有與空腔連通的注水口、排氣口、陶土板基座及負壓表，所述注水口的頂端旋裝有一檢修帽，所述排氣口上旋裝有一排氣帽，所述陶土板基座密封固定有一塊高進氣值多孔陶土板，陶土板基座上密封插裝有一定容剛性土杯。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗室非飽和土基質(zhì)吸力測定儀，其特征在于 所述負壓表設(shè)置在注水口的一側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的實驗室非飽和土基質(zhì)吸力測定儀，其特征在 于所述構(gòu)件為剛性材料。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗室非飽和土基質(zhì)吸力測定儀，其特征在于 所述定容剛性土杯中設(shè)有待測土樣。
專利摘要一種實驗室非飽和土基質(zhì)吸力測定儀，其構(gòu)件內(nèi)設(shè)有一空腔，所述構(gòu)件上設(shè)有與空腔連通的注水口、排氣口、陶土板基座及負壓表，所述注水口的頂端旋裝有一檢修帽，所述排氣口上旋裝有一排氣帽，所述陶土板基座密封固定有一塊高進氣值多孔陶土板，陶土板基座上密封插裝有一定容剛性土杯，所述負壓表設(shè)置在注水口的一側(cè)所述構(gòu)件為剛性材料，所述定容剛性土杯中設(shè)有待測土樣，本實用新型具有，對實驗人員的操作技術(shù)水平要求低，可對實驗室對非飽和土基質(zhì)吸力進行定量化的測量，而且價格偏宜等優(yōu)點，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號G01N33/24GK201233393SQ200820053369
公開日2009年5月6日 申請日期2008年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月5日
發(fā)明者劉龍武, 斌 李, 王桂堯 申請人:長沙理工大學(xué)