一种膨胀土膨胀力的实时测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种膨胀土膨胀力的实时测试装置，包括反力架、固结仪、压力传感器、数据采集系统，反力架包括底座、立柱、反力板、螺母，反力架的底座上放置固结仪，固结仪包括水槽、护环、环箍、环刀、导环、大透水石、小透水石，护环置于水槽底部的凹槽内，护环内安放大透水石，带有环刀的膨胀土土样置于大透水石上，环箍放在护环和环刀之间，导环套在环刀的外口上，导环内放置小透水石，压力传感器的下部嵌入导环内，上表面与反力板底面紧密接触，下表面与小透水石紧密接触，压力传感器与数据采集系统连接，通过数据采集系统实时量测压力传感器所受压力，获得膨胀土在吸水过程中所产生的膨胀力。本装置能保持膨胀土试样的体积不变，可以精确量测得到土样的膨胀力，并获得土样的膨胀力时程曲线。本装置构造简单，测试方便，工作效率高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及膨胀土室内试验的测试装置，具体涉及一种膨胀土膨胀力的实时测试装置。
技术介绍
膨胀土具有胀缩性、裂隙性、超固结性等特殊工程性质，与一般的粘性土显著不同。膨胀土遇水便会产生体积膨胀，当膨胀变形受到约束时，膨胀土对约束体产生一个反力——膨胀力。据观测，膨胀力往往大于常规的土压力或地基反力，并伴有多次反复性和长期潜伏性，使得工业和房屋建筑、铁路、公路等工程设施经常遭受严重破坏，故膨胀土常被称为“工程中的癌症”。膨胀力是膨胀土地区地下结构和支挡结构设计的关键指标，对于结构形式、尺寸、配筋等基本要素的确定起到至关重要的作用，因此在岩土工程勘察阶段，需要评价膨胀土的膨胀力大小，并尽可能精确确定。目前膨胀力主要通过室内试验取得，常用测试方法有加荷平衡法、膨胀反压法、膨胀减压法三种。加荷平衡法是在试样吸水开始膨胀时，逐步施加荷载维持体积不变，直至试样最终稳定在初始高度，取最终荷载为膨胀力；膨胀反压法是使试样充分吸水自由膨胀稳定后再施加荷载使其恢复到初始体积；膨胀减压法是将试样置于水中，在较大荷载下压缩，然后逐级卸载，试样膨胀，取体积不发生变化时对应的荷载为膨胀力。上述方法存在两个共同的缺点：（1）膨胀力测试过程中往往需要人为参与或控制，加载不及时、施加压力过量、卸载速率过大等人为因素势必会产生一定的测量误差，对试验结果准确性和精度影响很大；（2）只能获得最终膨胀力的大小，无法反应膨胀土吸水后膨胀力随时间的变化规律。因此，针对膨胀力试验的特殊性，设计一套科学、高效、精确的膨胀土膨胀力的实时测试装置已成为一个迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种膨胀土膨胀力的实时测试装置，用于膨胀土的室内试验，可以精确量测土样的膨胀力，并获得膨胀力随吸水时间的变化规律。本技术通过如下技术方案达到上述目的：一种膨胀土膨胀力的实时测试装置，包括反力架、固结仪、压力传感器、数据采集系统，反力架包括底座、立柱、反力板、螺母，反力架的底座上放置固结仪，固结仪包括水槽、护环、环箍、环刀、导环、大透水石、小透水石，护环置于水槽底部的凹槽内，护环内安放大透水石，带有环刀的膨胀土土样置于大透水石上，环箍放在护环和环刀之间，导环套在环刀的外口上，导环内放置小透水石，压力传感器的下部嵌入导环内，上表面与反力板底面紧密接触，下表面与小透水石紧密接触，压力传感器与数据采集系统连接，通过数据采集系统实时量测压力传感器所受压力，获得膨胀土在吸水过程中所产生的膨胀力。所述的立柱采用六角头高强度全螺纹螺栓。所述的压力传感器的外侧沿周向设有环形凸肋。所述的水槽优先选用铜材料制作，所述的底座、立柱、反力板、螺母、护环、环箍、环刀、导环优先选用不锈钢材料制作，所述的大透水石、小透水石优先选用氧化铝材料制作。本技术的有益效果是：（1）膨胀土试样的体积自试验开始至结束，始终保持不变，不会受到外界因素的干扰，可以精确量测得到土样的膨胀力。（2）采用数据采集系统和压力传感器可以实时量测土样膨胀力，获得土样的膨胀力时程曲线，为研究各类膨胀土的膨胀力发展规律提供了一条便捷途径。（3）该装置构造简单，测试方便，所需劳力小，工作效率高。附图说明图1是本技术所述的一种膨胀土膨胀力的实时测试装置的结构示意图。图2是图1中反力架的正视图。图3是图1中反力架的俯视图。图中标号：1-反力架，2-水槽，3-护环，4-大透水石，5-环箍，6-环刀，7-土样，8-导环，9-小透水石，10-压力传感器，11-数据采集系统，12-底座，13-立柱，14-反力板，15-螺母。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术的技术方案作进一步说明。本实施例的一种膨胀土膨胀力的实时测试装置如图1所示，一种膨胀土膨胀力的实时测试装置，包括反力架1、固结仪、压力传感器10、数据采集系统11，反力架1包括底座12、立柱13、反力板14、螺母15，反力架1的底座12上放置固结仪，固结仪包括水槽2、护环3、环箍5、环刀6、导环8、大透水石4、小透水石9，护环3置于水槽2底部的凹槽内，护环3内安放大透水石4，带有环刀6的膨胀土土样7置于大透水石4上，环箍5放在护环3和环刀6之间，导环8套在环刀7的外口上，导环8内放置小透水石9，压力传感器10的下部嵌入导环8内，上表面与反力板14底面紧密接触，下表面与小透水石9紧密接触，压力传感器10与数据采集系统11连接，通过数据采集系统11实时量测压力传感器10所受压力，获得膨胀土土样7在吸水过程中所产生的膨胀力。本实施例的水槽2为铜质薄壁圆形槽，内径为114.0mm，外径为120.0mm，底板厚10.0mm，壁厚3.0mm，高50.0mm，底板上表面刻有4道凹槽，最外侧一道深3.0mm，用于固定护环3，其他3道凹槽深1.0mm，作为蒸馏水的渗流通道。本实施例的护环3为不锈钢薄壁圆环，内径为83.0mm，外径为89.0mm，壁厚3.0mm，高25.0mm。本实施例的环箍5为不锈钢L型结构，由圆环和环形凸肋组成，圆环内径为66.0mm，外径为72.0mm，壁厚3.0mm，高12.0mm，凸肋宽3.0mm，高3.0mm，环箍5为环刀6的安装提供一个大小适合的空间。本实施例的环刀6为不锈钢薄壁圆环，内径为61.8mm，外径为64.8mm，壁厚1.5mm，高20.0mm。本实施例的导环8为不锈钢卡口型薄壁圆环，卡口与环刀6相配套，内径为64.8mm，外径为67.8mm，壁厚1.5mm，高4.0mm，卡口上端的圆环内径为61.8mm，外径为67.8mm，壁厚3.0mm，高12.0mm，导环主要用于安装小透水石9和压力传感器10。本实施例的大透水石4、小透水石9均为氧化铝圆板，大透水石4的直径为82.0mm，厚度为10.0mm，小透水石9的直径为61.0mm，厚度为9.0mm，大透水石4、小透水石9的渗透系数较土样7大很多，可保证水槽中的水渗透至土样7中。本实施例的压力传感器10为不锈钢带肋圆板，圆板外侧沿周向设有环形凸肋，圆板直径为61.0mm，厚度为10.0mm，凸肋宽2.0mm，高2.0mm, 凸肋的设置是为了保证压力传感器10与小透水石紧密接触，并且压力传感器10的重量全部作用在导环8上，而不会对小透水石9产生一定压力。本实施例的数据采集系统11为动态数据采集分析系统，可实现膨胀力数据的实时采集、存储和分析，并可设置多个通道实现多个压力传感器10的同步测试工作。如图2、图3所示，本实施例的底座12为长方形板和肋条的组合件，均为不锈钢材料，长方形钢板长220.0mm，宽140.0mm，厚10.0mm，肋条高10.0mm，宽10.0mm，底座12上预留直径为10.5mm的孔，用于立柱13的安装。本实施例的立柱13采用六角头、高强度、全螺纹M10螺栓，螺杆朝上。本实施例的反力板14为不锈钢长方形板，长220.0mm，宽60.0mm，厚10.0mm，反力板14上预留直径为10.5mm的孔，用于立柱13的安装。本实施例的螺母15为M10螺栓配套螺母，厚5.0mm。本实施例的带有环刀6的土样7，上下表面各放一张薄滤纸，然后再与大透水石4、小透水石9紧密接触。使用本技术进行膨胀土膨胀力实时测试时，其工作过程是：（1）首先将反力架1底座12放置在水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膨胀土膨胀力的实时测试装置，其特征在于：包括反力架、固结仪、压力传感器、数据采集系统，反力架包括底座、立柱、反力板、螺母，反力架的底座上放置固结仪，固结仪包括水槽、护环、环箍、环刀、导环、大透水石、小透水石，护环置于水槽底部的凹槽内，护环内安放大透水石，带有环刀的膨胀土土样置于大透水石上，环箍放在护环和环刀之间，导环套在环刀的外口上，导环内放置小透水石，压力传感器的下部嵌入导环内，上表面与反力板底面紧密接触，下表面与小透水石紧密接触，压力传感器与数据采集系统连接，通过数据采集系统实时量测压力传感器所受压力，获得膨胀土在吸水过程中所产生的膨胀力。

【技术特征摘要】
1.一种膨胀土膨胀力的实时测试装置，其特征在于：包括反力架、固结仪、压力传感器、数据采集系统，反力架包括底座、立柱、反力板、螺母，反力架的底座上放置固结仪，固结仪包括水槽、护环、环箍、环刀、导环、大透水石、小透水石，护环置于水槽底部的凹槽内，护环内安放大透水石，带有环刀的膨胀土土样置于大透水石上，环箍放在护环和环刀之间，导环套在环刀的外口上，导环内放置小透水石，压力传感器的下部嵌入导环内，上表面与反力板底面紧密接触，下表面与小透水石紧密接触，压力传感器与数据采集系统连接，通过数据采集系统实时量...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇翼，董云，朱鹏宇，曹茂柏，杨琴，苏运河，肖峰，张恒，潘鑫，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32