用于測(cè)定化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的全自動(dòng)直剪儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于測(cè)定化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的全自動(dòng)直剪儀。該直剪儀相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)增加了化學(xué)腐蝕裝置，且在剪切盒底部設(shè)置有入滲孔和在化學(xué)腐蝕裝置的容器槽底部設(shè)置有刻槽，因此，用本實(shí)用新型方法測(cè)定時(shí)，可直接向容器槽中注入化學(xué)腐蝕液，進(jìn)行密封養(yǎng)護(hù)；待養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，直接進(jìn)行豎直壓力加載，完成全自動(dòng)直剪試驗(yàn)，這樣可以模擬現(xiàn)場(chǎng)土體污染物腐蝕狀況，實(shí)現(xiàn)測(cè)試土樣的無(wú)破壞養(yǎng)護(hù)，避免取樣過(guò)程中應(yīng)力釋放的影響，盡可能減小土體受到的擾動(dòng)，使試樣更接近原位土樣性質(zhì)；同時(shí)，由于化學(xué)腐蝕液滲透速率波動(dòng)較小，更接近自然土壤受污染狀況，使腐蝕分布相對(duì)均勻，避免了局部腐蝕對(duì)土樣力學(xué)性質(zhì)測(cè)定的影響，解決了常規(guī)直剪試驗(yàn)儀無(wú)法檢測(cè)化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度及參數(shù)的難題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于測(cè)定化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的全自動(dòng)直剪儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于土木工程儀器測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種用于測(cè)定化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的全自動(dòng)直剪儀。
【背景技術(shù)】
[0002]大多數(shù)工業(yè)廠(chǎng)區(qū)的地基土層均受到化學(xué)污染物不同程度的侵蝕破壞，使土層結(jié)構(gòu)腐蝕破壞，造成土體強(qiáng)度衰減、承載力下降，進(jìn)而引發(fā)上層建筑結(jié)構(gòu)不均勻沉降變形、失穩(wěn)破壞。針對(duì)工業(yè)廠(chǎng)區(qū)地基土層邊界環(huán)境的特殊性，在地基土層承載力設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮化學(xué)溶液的腐蝕等，對(duì)合理確定地基土層承載能力及強(qiáng)度參數(shù)至關(guān)重要。
[0003]目前，為確定地基土層承載力，國(guó)內(nèi)外大多采用傳統(tǒng)的直剪儀對(duì)土層進(jìn)行直接剪切試驗(yàn)，這些剪切儀主要包括剪切盒、垂直和水平加載裝置、數(shù)據(jù)測(cè)控裝置等。而近年來(lái)，土體受外界環(huán)境影響越來(lái)越大，傳統(tǒng)的直剪儀已不能準(zhǔn)確獲取土體的基本參數(shù)。雖然“一種全自動(dòng)數(shù)字大型凍土直剪儀”(CN 102313673 B)、“凍土-結(jié)構(gòu)直剪儀及其使用方法”(CN102252919 B)、“溫控式直剪儀”(CN 102230868 B)和“大型多功能凍土-結(jié)構(gòu)接觸面循環(huán)直剪儀及試驗(yàn)操作方法”(CN 102798575 B)等已對(duì)傳統(tǒng)直剪儀進(jìn)行了改進(jìn)，以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境下結(jié)構(gòu)性土體的直剪測(cè)試，但是，這些裝置僅僅解決了寒冷條件下土建及交通工程設(shè)計(jì)中復(fù)雜土體剪切試驗(yàn)難等問(wèn)題，現(xiàn)有的土工直剪儀依然無(wú)法滿(mǎn)足化學(xué)溶液與載荷耦合作用下土體試樣直剪測(cè)試要求，使用上述直剪儀的測(cè)定方法必然會(huì)使測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生較大偏差。這是因?yàn)椋环矫?，現(xiàn)有的土工直剪儀通常測(cè)定的是，經(jīng)化學(xué)溶液腐蝕后的試樣在一定荷載作用下的抗剪強(qiáng)度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)化學(xué)溶液與載荷對(duì)試樣產(chǎn)生作用的同步性，因此，與實(shí)際工程中所需的參數(shù)相比有較大出入，指導(dǎo)意義有限；另一方面，試驗(yàn)過(guò)程中，常規(guī)的試樣制作方法，難以避免對(duì)土樣產(chǎn)生擾動(dòng)，使試驗(yàn)土樣與原位土樣的性質(zhì)出現(xiàn)差異，對(duì)土樣的力學(xué)性質(zhì)測(cè)定有較大影響，也會(huì)使測(cè)定的參數(shù)產(chǎn)生偏差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)捷可靠、測(cè)定準(zhǔn)確度高、耐久實(shí)用的用于測(cè)定化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的全自動(dòng)直剪儀，實(shí)現(xiàn)化學(xué)溶液與載荷耦合作用下，土體試樣的抗剪強(qiáng)度的直接試驗(yàn)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的全自動(dòng)直剪儀，包括水平承臺(tái)，設(shè)置在水平承臺(tái)上的水平加載裝置、垂直加載裝置和數(shù)據(jù)測(cè)控裝置，剪切盒，其特別之處在于:該全自動(dòng)直剪儀還包括化學(xué)腐蝕裝置;所述化學(xué)腐蝕裝置包括容器槽和容器蓋，所述容器槽滑動(dòng)連接在水平承臺(tái)上，底部設(shè)置有刻槽；
[0006]所述剪切盒包括下剪切盒、上剪切盒、設(shè)置在下剪切盒內(nèi)的下透水石和設(shè)置在上剪切盒內(nèi)上透水石，所述下剪切盒的底部中心設(shè)置有入滲孔，所述剪切盒設(shè)置于所述容器槽內(nèi)，所述刻槽與所述入滲孔連通，且刻槽的端口位于剪切盒外側(cè)，所述上透水石和下透水石之間用于裝填試樣；
[0007]所述水平加載裝置的推進(jìn)桿連接于容器槽的一側(cè)，所述水平加載裝置的位移傳遞桿穿過(guò)所述容器槽的另一側(cè)與所述上剪切盒相連接;所述垂直加載裝置的傳載桿穿過(guò)容器蓋與垂直加載裝置的活塞板相連，壓力傳感器設(shè)置在傳載板和容器蓋之間。
[0008]優(yōu)選地，所述容器槽與容器蓋通過(guò)銷(xiāo)釘固定。
[0009]優(yōu)選地，所述容器槽采用耐腐蝕的金屬或陶土材料制成。
[0010]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)測(cè)控裝置包括數(shù)據(jù)控制器和分別與數(shù)據(jù)控制器相連的第一采集器、第二采集器和第三采集器，所述第一采集器還通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與垂直加載裝置的荷載氣缸連接，所述第二采集器還通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與垂直加載裝置的壓力傳感器連接，所述第三采集器還通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與垂直加載裝置的位移傳感器連接。
[0011]本實(shí)用新型在常規(guī)直剪試驗(yàn)儀器上，設(shè)置了化學(xué)腐蝕裝置，且在剪切盒底部設(shè)置有入滲孔和在容器槽底部設(shè)置有刻槽，這樣，在制取土樣時(shí)，可以將土樣放入剪切盒中，通過(guò)向容器槽注入化學(xué)腐蝕液，進(jìn)行密封養(yǎng)護(hù);待養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，直接進(jìn)行豎直壓力加載，完成全自動(dòng)直剪試驗(yàn)。因此，本實(shí)用新型用于測(cè)定化學(xué)污染土的剪切強(qiáng)度時(shí)，具有以下有益效果:
[0012]I)測(cè)定時(shí)，避免了取樣過(guò)程中應(yīng)力釋放的影響，盡可能減小了土體受到的擾動(dòng)，使試樣更接近原位土樣性質(zhì)；
[0013]2)化學(xué)腐蝕液滲透速率波動(dòng)較小，更接近自然土壤受污染狀況，使腐蝕分布相對(duì)均勻，避免了局部腐蝕對(duì)土樣力學(xué)性質(zhì)測(cè)定的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的全自動(dòng)直剪儀的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型的剪切盒剖視結(jié)構(gòu)放大圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型的剪切盒及刻槽結(jié)構(gòu)放大圖(俯視圖)。
[0017]圖中:1、速率控制器，2、水平推進(jìn)器，3、伺服電機(jī)，4、水平承臺(tái)，5、空氣壓縮機(jī)，6、橫梁，7、入滲孔，8、推進(jìn)桿，9、水平滾珠導(dǎo)軌，1、滾珠，11、容器槽，12、容器蓋，13、銷(xiāo)釘，14、下剪切盒，15上剪切盒，16、活塞板，17、刻槽，18、下透水石，19、試樣，20、上透水石，21、傳載板，22、荷載氣缸，23、傳載桿，24、壓力傳感器，25、位移傳遞桿，26、位移傳感器，27、調(diào)壓閥，28、第一數(shù)據(jù)線(xiàn)，29、第二數(shù)據(jù)線(xiàn)，30、第三數(shù)據(jù)線(xiàn)，31、第一采集器，32、第二采集器，33、第三采集器，34、數(shù)據(jù)控制器
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0019]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的全自動(dòng)直剪儀在常規(guī)直剪試驗(yàn)儀器的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)化學(xué)腐蝕裝置。即本實(shí)用新型的全自動(dòng)直剪儀包括水平承臺(tái)4，設(shè)置在水平承臺(tái)4上的水平加載裝置、垂直加載裝置和數(shù)據(jù)測(cè)控裝置，剪切盒，以及化學(xué)腐蝕裝置。該化學(xué)腐蝕裝置由容器槽11和容器蓋12組成，容器槽通過(guò)水平滾珠導(dǎo)軌9和滾珠10滑動(dòng)連接在水平承臺(tái)4上，底部設(shè)置有刻槽17，下剪切盒14的底部中心設(shè)置有入滲孔7，設(shè)置于容器槽內(nèi)11，刻槽17與入滲孔7連通，且刻槽17的端口位于下剪切盒14外側(cè);其中刻槽14既可以為以入滲孔為對(duì)稱(chēng)中心的一條或多條刻槽(本【具體實(shí)施方式】中為一條對(duì)稱(chēng)的刻槽)，也可以為不對(duì)稱(chēng)的多條刻槽。全自動(dòng)直剪儀的水平加載裝置的推進(jìn)桿8連接于該容器槽11的左側(cè)，位移傳遞桿26穿過(guò)該容器槽11的右側(cè)與上剪切盒15相連接，全自動(dòng)直剪儀垂直加載裝置的傳載桿23穿過(guò)容器蓋12與活塞板16相連，壓力傳感器24設(shè)置在傳載板21和容器蓋12之間。為更好地防止化學(xué)腐蝕液中的有害成分逸出，在測(cè)試過(guò)程中，容器槽11最好用容器蓋12進(jìn)行密封，密封的形式既可以是通過(guò)本【具體實(shí)施方式】銷(xiāo)釘13固定，也可以采用螺紋形式、密封墊圈形式或者公知的其它密封形式。為避免容器槽11被化學(xué)溶液所腐蝕，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)儀器的耐久性和實(shí)用廣泛性，優(yōu)先采用耐腐蝕的金屬或陶土材料制成。
[0020]數(shù)據(jù)測(cè)控裝置可以采用現(xiàn)有的Datataker等數(shù)據(jù)采集儀，但為了方便、準(zhǔn)確性，也可以采用由數(shù)據(jù)控制器34和均與數(shù)據(jù)控制器34相連的第一采集器31、第二采集器32和第三采集器33共同組成的數(shù)據(jù)測(cè)控裝置。其中，第一采集器31還通過(guò)第一數(shù)據(jù)線(xiàn)28與垂直加載裝置的荷載氣缸22連接，第二采集器32還通過(guò)第二數(shù)據(jù)線(xiàn)29與垂直加載裝置的壓力傳感器24連接，第三采集器33還通過(guò)第三數(shù)據(jù)線(xiàn)30與垂直加載裝置的位移傳感器27連接。
[0021 ]本實(shí)用新型在使用上述全自動(dòng)直剪儀測(cè)量化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的測(cè)定時(shí)，步驟如下:
[0022]a、在下剪切盒14和上剪切盒15的內(nèi)側(cè)面涂抹凡士林后，將下剪切盒14置于容器槽11的底部，并使刻槽17的端口位于剪切盒外側(cè)，再依次將下透水石18置于下剪切盒14內(nèi)、在下透水石18上鋪設(shè)濾紙和將上剪切盒15放置在下剪切盒14上；
[0023]b、用與剪切盒同界面尺寸的環(huán)刀制取待測(cè)試樣19，將帶環(huán)刀的試樣19置于上剪切盒15上，用脫模器將試樣19壓入到剪切盒內(nèi)，使試樣19底部與下透水石18上的濾紙無(wú)縫隙接觸;在試樣19頂部鋪設(shè)濾紙，在濾紙上放置上透水石20，在上透水石20上放置活塞板16;
[0024]C、往容器槽11中注入化學(xué)腐蝕液，液面高度不高于位移傳遞桿26的下部，蓋上容器蓋12并固定，化學(xué)腐蝕液經(jīng)刻槽17導(dǎo)流到入滲孔7，并經(jīng)入滲孔7、下透水石18及其上的濾紙滲透到試樣19直至試樣19被完全浸泡，對(duì)試樣19進(jìn)行浸泡養(yǎng)護(hù)；
[0025]d、待養(yǎng)護(hù)完成后，將傳載桿23穿過(guò)容器蓋12上的孔，調(diào)整好傳載板21、荷載氣缸22、壓力傳感器24和橫梁6，使傳載桿23與傳載板21、傳載板21與荷載氣缸22、荷載氣缸22與橫梁6分別緊密接觸;使壓力傳感器24與傳載板21和容器蓋12接觸；
[0026]e、啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)5，調(diào)節(jié)調(diào)壓閥29使壓力傳感器24達(dá)至預(yù)定的垂直壓力；
[0027]f、調(diào)節(jié)速率控制器I，啟動(dòng)伺服電機(jī)3，在水平推進(jìn)器2的作用下，推進(jìn)桿8推動(dòng)容器槽11，容器槽11的移動(dòng)又推動(dòng)下剪切盒14移動(dòng)，試驗(yàn)過(guò)程中記錄時(shí)間、壓力和剪切位移，計(jì)算試樣的剪切參數(shù)。
[0028]本實(shí)用新型由于在剪切盒底部設(shè)計(jì)有入滲孔7和刻槽17，且刻槽17的端口直接與容器槽11相通，使試驗(yàn)養(yǎng)護(hù)階段中化學(xué)腐蝕液緩慢入滲土體，減緩了土樣中化學(xué)腐蝕液的擴(kuò)散，使腐蝕更加均勻。進(jìn)行直剪試驗(yàn)階段，本發(fā)明采用全自動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)控裝置，優(yōu)化了傳統(tǒng)的人工讀數(shù)數(shù)據(jù)采集方法，使試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果具有更高的準(zhǔn)確性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于測(cè)定化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的全自動(dòng)直剪儀，包括水平承臺(tái)，設(shè)置在水平承臺(tái)上的水平加載裝置、垂直加載裝置和數(shù)據(jù)測(cè)控裝置，剪切盒，其特征在于:該全自動(dòng)直剪儀還包括化學(xué)腐蝕裝置； 所述化學(xué)腐蝕裝置包括容器槽和容器蓋，所述容器槽滑動(dòng)連接在水平承臺(tái)上，底部設(shè)置有刻槽； 所述剪切盒包括下剪切盒、上剪切盒、設(shè)置在下剪切盒內(nèi)的下透水石和設(shè)置在上剪切盒內(nèi)上透水石，所述下剪切盒的底部中心設(shè)置有入滲孔，所述剪切盒設(shè)置于所述容器槽內(nèi)，所述刻槽與所述入滲孔連通，且刻槽的端口位于剪切盒外側(cè)，所述上透水石和下透水石之間用于裝填試樣； 所述水平加載裝置的推進(jìn)桿連接于容器槽的一側(cè)，所述水平加載裝置的位移傳遞桿穿過(guò)所述容器槽的另一側(cè)與所述上剪切盒相連接;所述垂直加載裝置的傳載桿穿過(guò)容器蓋與垂直加載裝置的活塞板相連，壓力傳感器設(shè)置在傳載板和容器蓋之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)定化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的全自動(dòng)直剪儀，其特征在于:所述容器槽與容器蓋通過(guò)銷(xiāo)釘固定。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于測(cè)定化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的全自動(dòng)直剪儀，其特征在于:所述容器槽采用耐腐蝕的金屬或陶土材料制成。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于測(cè)定化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的全自動(dòng)直剪儀，其特征在于:所述數(shù)據(jù)測(cè)控裝置包括數(shù)據(jù)控制器和與數(shù)據(jù)控制器相連的第一采集器、第二采集器和第三采集器，所述第一采集器還通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與垂直加載裝置的荷載氣缸連接，所述第二采集器還通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與垂直加載裝置的壓力傳感器連接，所述第三采集器還通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與垂直加載裝置的位移傳感器連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于測(cè)定化學(xué)污染土剪切強(qiáng)度的全自動(dòng)直剪儀，其特征在于:所述數(shù)據(jù)測(cè)控裝置包括數(shù)據(jù)控制器和設(shè)置在數(shù)據(jù)控制器上的第一采集器、第二采集器和第三采集器，所述第一采集器通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與垂直加載裝置的荷載氣缸連接，所述第二采集器通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與垂直加載裝置的壓力傳感器連接，所述第三采集器通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)與垂直加載裝置的位移傳感器連接。
【文檔編號(hào)】G01N3/24GK205538499SQ201620064402
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月22日
【發(fā)明人】陸海軍, 張芊, 蔡光華, 李繼祥, 劉肖凡, 劉輝凱, 董祎挈
【申請(qǐng)人】武漢輕工大學(xué)