一種控濕環(huán)境下測量膨脹力的儀器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種控濕環(huán)境下測量膨脹力的儀器，涉及巖土工程試驗儀器。本儀器包括土樣（00）；設置有固定裝置（10）、測量裝置（20）和環(huán)境裝置（30）；土樣（00）置于固定裝置（10）中，固定裝置（10）置于環(huán)境裝置（30）內，固定裝置（10）和測量裝置（20）連接。與現有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點和有益效果：①保證了土樣在整個試驗過程中體積不變；②壓力傳感器具有精度高、量程大的優(yōu)點，提高了試驗結果的精準度；③能夠測量土樣在不同濕度環(huán)境下的膨脹力。
【專利說明】
一種控濕環(huán)境下測量膨脹力的儀器
技術領域
[0001]本實用新型涉及巖土工程試驗儀器，尤其涉及一種控濕環(huán)境下測量膨脹力的儀器，適用于有膨脹性的土壤(膨脹土)。
【背景技術】
[0002]膨脹土在我國十幾個省市都有分布，分布范圍很廣。膨潤土遇水膨脹軟化、失水收縮干裂，工程性質復雜多變且不易把握，常常造成膨潤土所在地區(qū)眾多的巖土工程災害。然而，自然界的土體大多都是非飽和狀態(tài)，僅用飽和狀態(tài)的膨脹力來評價實際工程是不妥的。因此，如何準確測量土體在非飽和狀態(tài)下的膨脹力具有非常重要的意義。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種控濕環(huán)境下測量膨脹力的儀器，即土體在不同濕度環(huán)境下測量其膨脹力，適用于各類具有膨脹性土壤的膨脹力測試。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0005]本實用新型提供的儀器能在保持土樣體變可以忽略不計的情況下，在不同濕度環(huán)境進行膨脹力的測量;并利用高精度壓力傳感器改進非飽和土膨脹力測量的方法，為測量膨脹力提供一條新的途徑，為解決巖土工程問題提供信任可靠的依據。
[0006]具體地說，本儀器包括被測對象一一土樣；
[0007]設置有固定裝置、測量裝置和環(huán)境裝置；
[0008]土樣置于固定裝置中，固定裝置置于環(huán)境裝置內，固定裝置和測量裝置連接。
[0009]與現有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0010]①保證了土樣在整個試驗過程中體積不變；
[0011]②壓力傳感器具有精度高、量程大的優(yōu)點，提高了試驗結果的精準度；
[0012]③能夠測量土樣在不同濕度環(huán)境下的膨脹力。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0014]圖2是固定裝置的結構示意圖；
[0015]圖3是固定底座的結構示意圖。
[0016]圖中:
[0017]00—土樣。
[0018]10—固定裝置，
[0019]11—固定底座，
[0020]111—進氣孔，112—出氣孔，113—安裝孔，114一儲存室，
[0021]1151—小圓形凹槽，1152—大圓形凹槽；
[0022]12—圓形鋼柱，
[0023]121—鋼柱螺桿，122—表夾；
[0024]13—帶孔方形橫梁；
[0025]14—旋鈕，
[0026]141 一螺桿固定環(huán)，142—旋鈕螺桿，
[0027]151 一下透水石，152—上透水石；
[0028]16—環(huán)刀固定筒；
[0029]17—環(huán)刀；
[0030]M1 一第丨螺帽，M2 一第2螺帽，Dl—第I墊片，D2—第2墊片。
[0031]20—測量裝置，
[0032]21—壓力傳感器；
[0033]22—數顯表；
[0034]23—計算機；
[0035]24—千分表。
[0036]30 一環(huán)境裝置，
[0037]31一真空干燥器，311 一玻璃蓋，312—玻璃缸，313—中央孔；
[0038]32—多孔瓷板；
[0039]33—飽和鹽溶液。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖和實施例詳細說明:
[0041]—、本儀器的結構
[0042]1、總體
[0043]如圖1，本儀器包括被測對象一一土樣00;
[0044]設置有固定裝置10、測量裝置20和環(huán)境裝置30;
[0045]土樣00置于固定裝置10中，固定裝置10置于環(huán)境裝置30內，固定裝置10和測量裝置20連接。
[0046]2、功能部件
[0047]O) 土樣 00
[0048]土樣00為原狀樣、壓實樣、擊實樣或泥漿樣。
[0049]I)固定裝置10
[0050]如圖1、2、3，固定裝置1包括固定底座11、圓形鋼柱12、帶孔方形橫梁13、旋鈕14、下透水石151、上透水石152、環(huán)刀固定筒16、環(huán)刀17、第I螺帽M1、第2螺帽M2、第I墊片Dl和第2墊片D2;
[0051]其位置和連接關系是:
[0052]固定底座11和兩根圓形鋼柱12通過安裝孔113相連，帶孔方形橫梁13套于圓形鋼柱12上方的螺桿121上，第I墊片Dl和第I螺帽Ml先后置于帶孔方形橫梁13之上，并套在螺桿121 上；
[0053]下透水石151置于底座11的小圓形凹槽1151內，環(huán)刀固定筒16置于大圓形凹槽1152內并在下透水石151上，環(huán)刀17置于環(huán)刀固定筒16內，土樣OO設置在環(huán)刀17內，上透水石152置于土樣00上；
[0054]旋鈕螺桿142垂直插入在帶孔方形橫梁13中間孔洞內，螺桿固定環(huán)141套在旋鈕螺桿142上，表夾122放在適當高度，上下各放置第2墊片D2和第2螺帽M2。
[0055]所述的固定底座11是一種金屬圓塊，沿其中心軸線，從下到上，依次設置有儲存室114、小圓形凹槽1151和大圓形凹槽1152;在固定底座11的左右兩邊分別垂直設置有安裝孔113;在固定底座11前后兩邊分別水平設置有進氣孔111和出氣孔112;
[0056]所述的圓形鋼柱12其中部設置有螺桿121，頂部設置有表夾122;
[0057]所述的帶孔方形橫梁13是一種鋼質方柱，其兩側設置有安裝孔，安裝孔為內螺環(huán)且與螺桿121適配，其中間孔為內螺環(huán)且與旋鈕螺桿142適配；
[0058]所述的旋鈕14設置有旋鈕螺桿142和螺桿固定環(huán)141，螺桿固定環(huán)141是一種金屬圓環(huán)，其內孔為螺環(huán)且與旋鈕螺桿142適配；
[0059]所述的環(huán)刀固定筒16是一種用來固定環(huán)刀的鋼質圓筒，其外徑與大圓形凹槽1152適配，內徑與環(huán)刀17的外徑適配，高度大于或等于環(huán)刀17;
[0000]所述的環(huán)刀17是一種實驗室通用的鋼質儀器，其內徑為61.8mm，高度為20mm或者40mm；
[0061]上述其他功能部件均為通用件。
[0062]其工作機理是:
[0063]固定底座11放置于水平試驗臺上，固定底座11、圓形鋼柱12和帶孔方形橫梁13構成一個空間骨架，上下固定之后，固定底座11與帶孔方形橫梁13可以分別提供一個固定水平面，旋鈕14可垂直上下旋動，調節(jié)需要固定的高度，螺桿固定環(huán)141用于固定旋鈕14，整體構成一個可以調節(jié)高度的固定裝置，表夾122用來固定千分表24。
[0064]2)測量裝置20
[0065]如圖2，測量裝置20包括壓力傳感器21、數顯表22、計算機23和千分表24;
[0066]其位置和連接關系是:
[0067]壓力傳感器21水平放置于上透水石152之上，壓力傳感器21頂端的壓力帽和旋鈕螺桿142的底端緊密接觸，并對準其中心;壓力傳感器21、數顯表22和計算機23依次連接，千分表24豎直放置在表夾122的豎向孔內，并居于旋鈕14頂端的中心；
[0068]壓力傳感器21、數顯表22、計算機23和千分表24均為通用的功能部件。
[0069]其工作機理是:
[0070]一方面，壓力傳感器21上與旋鈕螺桿142緊密接觸，下與土樣00上方的上透水石152緊密接觸，一旦土樣00吸水或者吸濕，就會發(fā)生膨脹，而土樣00四周都是受限制即固定不變的，這樣只能因膨脹勢釋放產生膨脹而擠壓上、下透水石152、151，壓力傳至壓力傳感器21，壓力傳感器21受到擠壓，其實際壓力值通過數據線傳至數顯表22，數顯表22的表盤顯示即時壓力值，整個過程的數據都通過數據線傳至計算機23，進行統(tǒng)計、分析和繪制圖表；
[0071]另一方面，千分表24置于旋鈕14頂面的中心，以此測量旋鈕14的豎向位移，從而達到檢測恒體積法與膨脹儀可靠度的目的。
[0072]3)環(huán)境裝置30
[0073]如圖1，環(huán)境裝置實用新型包括真空干燥器31、多孔瓷板32、飽和鹽溶液33;
[0074]真空干燥器31包括上下連接的玻璃蓋311和玻璃缸312，在玻璃蓋311的頂部中央設置有中央孔313;
[0075]其位置和連接關系是:
[0076]在真空干燥器31的底部盛放有飽和鹽溶液33，在真空干燥器31的下部水平放置有多孔瓷板32，固定裝置10水平居中放置在多孔瓷板32上，壓力傳感器21通過中央孔313與數顯表22連接。
[0077]其工作機理是:
[0078]真空干燥器31為整個試驗提供一個密閉空間，其底部放置飽和鹽溶液33，不同的飽和鹽溶液會提供不同的濕度環(huán)境;多孔瓷板32的作用有兩個，一方面讓底部飽和鹽溶液釋放的濕氣充滿整個試驗空間，另一方面為固定裝置10提供一個水平平臺。
[0079]二、使用方法
[0080]①檢查儀器各零件完好無損，并保證整套儀器的清潔度，將固定底座11放置在平整的多孔瓷板32上，將帶螺桿121的兩根圓形鋼柱12豎直安插在固定底座11的安裝孔113中；帶孔方形橫梁13兩端的安裝孔對準鋼柱的螺桿121垂直放下，水平安放;將第I墊片Dl和第I螺帽Ml先后放于帶孔方形橫梁13上的螺桿121，擰緊使橫梁13固定并保持水平，表夾122放在適當高度，上下各放置第2墊片D2和第2螺帽M2;
[0081]②將下透水石151水平放置于小圓形凹槽1151內；將環(huán)刀固定筒16放置于下透水石151的上方并置于大圓形凹槽1152內；將環(huán)刀17放置環(huán)刀固定筒16內，將環(huán)刀17的放置方向為刀口向上，式樣00為事先在環(huán)刀17內壓制好的土樣或原狀土樣，上下各放一張濾紙;上透水石152放置于土樣00上方，且使其水平放置；
[0082]③將壓力傳感器21水平放置于上透水石152之上，并使壓力傳感器21放于上透水石152的中心位置;壓力傳感器21通過數據線接入數顯表22上，數顯表22通過數據線接入計算機23并讀取數據；
[0083]④將旋鈕螺桿142垂直插入帶孔方形橫梁13的中間孔洞，并旋動旋鈕14，使之與壓力傳感器21的上端的壓力帽接觸，并讓旋鈕螺桿142底端的中心對準壓力傳感器21上端的壓力帽，避免偏向壓力;打開數顯表22，此時數顯表22表盤會顯示初始壓力值0，旋動旋鈕14使旋鈕螺桿142與壓力傳感器21的上端的壓力帽進一步緊密接觸，使數顯表22表盤顯示一定的壓力值，例如1N(即3.33kPa)，記錄此時讀數，并把數顯表22清零;螺桿固定環(huán)141套在旋鈕螺桿142上，并擰緊使螺桿固定環(huán)141與帶孔方形橫梁13緊密接觸;千分表24豎直放置在表夾122的豎向孔內，并居于旋鈕14頂端的中心，并給一個初始力，如千分表24大指針轉動5-10個分度值，以保證千分表24指針與旋鈕14接觸，然后將千分表24歸零，測量旋鈕14豎直上升的位移，以此驗證恒體積法與膨脹儀的可靠度;壓力傳感器21數據線穿過玻璃蓋311與數顯表相連接，并做好玻璃蓋的密封工作；
[0084]⑤飽和鹽溶液33在密閉的真空干燥器31中會提供一個穩(wěn)定的、精確的環(huán)境濕度，并使整個空間的濕度達到平衡，不同的飽和鹽溶液會提供不同的環(huán)境濕度，進氣孔111與出氣孔112的作用主要是讓儲存室114與環(huán)境空間聯通，以讓土樣00頂部和底部同時吸濕，從而達到節(jié)省時間的目的；當真空干燥器31內或儲存室114相對濕度大于土樣的相對濕度，土樣00會吸濕，從而產生膨脹，壓力傳感器21會受到土樣00的擠壓而感受到來自土體00傳來的壓力，通過數顯表22顯示當前所表現出的膨脹力，由計算機23記錄整個過程壓力變化值以及繪制相應的圖表。
【主權項】
1.一種控濕環(huán)境下測量膨脹力的儀器，包括土樣(OO);其特征在于: 設置有固定裝置(10)、測量裝置(20)和環(huán)境裝置(30); 土樣(00)置于固定裝置(10)中，固定裝置(10)置于環(huán)境裝置(30)內，固定裝置(10)和測量裝置(20)連接。2.按權利要求1所述的一種控濕環(huán)境下測量膨脹力的儀器，其特征在于: 所述的固定裝置(10)包括固定底座(11)、圓形鋼柱(12)、帶孔方形橫梁(13)、旋鈕(14)、下透水石(151)、上透水石(152)、環(huán)刀固定筒(16)、環(huán)刀(17)、第I螺帽(M1)、第2螺帽(M2)、第I墊片(Dl)和第2墊片(D2); 其位置和連接關系是: 固定底座(11)和兩根圓形鋼柱(12)通過安裝孔(113)相連，帶孔方形橫梁(13)套于圓形鋼柱(12)上方的螺桿(121)上，第I墊片(Dl)和第I螺帽(Ml)先后置于帶孔方形橫梁(13)之上，并套在螺桿(121)上； 下透水石(151)置于底座(11)的小圓形凹槽(1151)內，環(huán)刀固定筒(16)置于大圓形凹槽(1152)內并在下透水石(151)上，環(huán)刀(17)置于環(huán)刀固定筒(16)內，土樣(00)設置在環(huán)刀(17)內，上透水石(152)置于土樣(00)上； 旋鈕螺桿(142)垂直插入在帶孔方形橫梁(13)中間孔洞內，螺桿固定環(huán)(141)套在旋鈕螺桿(142)上，表夾(122)放在適當高度，上下各放置第2墊片(D2)和第2螺帽(M2); 所述的固定底座(11)是一種金屬圓塊，沿其中心軸線，從下到上，依次設置有儲存室(114)、小圓形凹槽(1151)和大圓形凹槽(1152);在固定底座(11)的左右兩邊分別垂直設置有安裝孔(113);在固定底座(11)前后兩邊分別水平設置有進氣孔(111)和出氣孔(112); 所述的圓形鋼柱(12 )其中部設置有螺桿(121 )，頂部設置有表夾(12 2 ); 所述的帶孔方形橫梁(13)是一種鋼質方柱，其兩側設置有安裝孔，安裝孔為內螺環(huán)且與螺桿(121)適配，其中間孔為內螺環(huán)且與旋鈕螺桿(142)適配； 所述的旋鈕(14)設置有旋鈕螺桿(142)和螺桿固定環(huán)(141)，螺桿固定環(huán)(141)是一種金屬圓環(huán)，其內孔為螺環(huán)且與旋鈕螺桿(142)適配； 所述的環(huán)刀固定筒(16)是一種用來固定環(huán)刀的鋼質圓筒，其外徑與大圓形凹槽(I 152)適配，內徑與環(huán)刀(17)的外徑適配，高度大于或等于環(huán)刀(17); 所述的環(huán)刀(17)是一種實驗室通用的鋼質儀器，其內徑為61.8mm，高度為20mm或者40mm ο3.按權利要求1所述的一種控濕環(huán)境下測量膨脹力的儀器，其特征在于: 所述的測量裝置(20)包括壓力傳感器(21)、數顯表(22)、計算機(23) 和千分表(24)； 其位置和連接關系是: 壓力傳感器(21)水平放置于上透水石(152)之上，壓力傳感器(21)頂端的壓力帽和旋鈕螺桿(142)的底端緊密接觸，并對準其中心；壓力傳感器(21)、數顯表(22)和計算機(23)依次連接，千分表(24)豎直放置在表夾(122)的豎向孔內，并居于旋鈕(14)頂端的中心。4.按權利要求1所述的一種控濕環(huán)境下測量膨脹力的儀器，其特征在于: 所述的環(huán)境裝置(30)包括真空干燥器(31)、多孔瓷板(32)、飽和鹽溶液(33); 真空干燥器(31)包括上下連接的玻璃蓋(311)和玻璃缸(312)，在玻璃蓋(311)的頂部中央設置有中央孔(313); 其位置和連接關系是: 在真空干燥器(31)的底部盛放有飽和鹽溶液(33)，在真空干燥器(31)的下部水平放置有多孔瓷板(32)，固定裝置(10)水平居中放置在多孔瓷板(32)上，壓力傳感器(21)通過中央孔(313)與數顯表(22)連接。
【文檔編號】G01L5/00GK205670152SQ201620524862
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】文松松, 梁維云, 陳永健, 趙續(xù)月, 楊德歡, 顏榮濤, 韋昌富
【申請人】桂林理工大學