一种模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩变形的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩变形的装置及方法

【技术实现步骤摘要】
一种模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩变形的装置及方法


[0001]本专利技术涉及土层特性试验设备领域，具体涉及一种模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩变形的装置及方法
。

技术介绍

[0002]膨胀土
(expansive soil)
亦称“胀缩性土”。
浸水后体积剧烈膨胀，失水后体积显著收缩的黏性土
。
由于土中含有较多的蒙脱石
、
伊利石等黏土矿物，故亲水性很强
。
当天然含水率较高时，浸水后的膨胀量与膨胀力均较小，而失水后的收缩量与收缩力则很大；天然孔隙比愈大时，膨胀量与膨胀力愈小，收缩量与收缩力则大些
。
[0003]膨胀土常表现出多裂隙性
、
反复胀缩性等不良工程特性，使得土的力学性能严重劣化，从而引发边坡失稳等地质灾害
。
其中，在大气营力
(
如降雨
、
蒸发
)
作用下膨胀土边坡的结构
、
物理力学性质也随之发生显著变化，干旱季节水分大量蒸发，坡面上出现错综复杂的干缩裂隙，破坏了坡体的整体性和稳定性，经过一段时间的降雨后，雨水顺着这些裂隙快速进入坡体内部，又降低了土体的强度，如此循环往复，造成土体的损伤
、
弱化土体的强度，诱发滑坡
、
崩塌等灾害的发生
。
[0004]膨胀土裂隙发育对其力学性质有着十分重要的影响，观察
、
量测膨胀土裂隙的发育与演化过程是的重要环节
。
以往学者对膨胀土在干湿循环作用下裂隙发育的研究，都是给予土体一固定侧限，盛土装置四周并不能随土体的膨胀收缩变化，导致土体经历多次干湿循环后的裂隙过分发育，无法考虑与实际工程边界条件一致的反复胀缩条件下裂隙的扩展与闭合过程，进而影响膨胀土物理力学性质实验的进行
。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术的不足，本专利技术的主要目的是提供一种模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩变形的装置，以解决现有技术中无法模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩过程的技术问题
。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩变形的装置，包括：
[0008]土样干湿循环装置，用于盛放待检测土体试样；
[0009]供水压力装置，设置在所述土样干湿循环装置外围，用于给予所述土样干湿循环装置中的土体试样一定压力，控制所述土样干湿循环装置随土体试样的膨胀收缩及时变形；
[0010]供水送风装置，设置在所述土样干湿循环装置外围，用于对所述土样干湿循环装置内的土体试样进行快速充分饱和与干燥；
[0011]称量装置，设置在所述土样干湿循环装置的底部以承载所述土样干湿循环装置，用以称量上覆装置的质量变化
。
[0012]较佳的，所述土样干湿循环装置包括：
[0013]底板，其中部设有透水透气孔；
[0014]滑动轨道，安装在所述底板上；
[0015]可滑动侧壁，设有多块，呈围合状设置在所述底板上；
[0016]滑轮，安装在所述可滑动侧壁的底部，所述滑轮与所述滑动轨道相适配，用以带动所述可滑动侧壁沿滑动轨道滑动；
[0017]弹性可拉伸膜，设置在相邻两块所述可滑动侧壁的角部，用以连接相邻两块所述可滑动侧壁
。
[0018]较佳的，所述可滑动侧壁采用亚克力板
。
[0019]较佳的，所述供水压力装置包括：
[0020]储水箱，其上设有多个排水孔；
[0021]接水管，多根接水管的每根接水管的一端分别连通一个所述排水孔；
[0022]蠕动泵，多个蠕动泵的每个蠕动泵分别设置在其中一个所述接水管上；
[0023]可动活塞，多个可动活塞的每个可动活塞分别连接在其中一个所述接水管的另一端；并且
[0024]所述可动活塞连接至所述土样干湿循环装置的可滑动侧壁，用于给予所述土样干湿循环装置中的土体试样一定压力，控制所述土样干湿循环装置随土体试样的膨胀收缩及时变形
。
[0025]较佳的，所述储水箱为带刻度水箱
。
[0026]较佳的，所述供水送风装置包括：
[0027]淋滤装置，用于对所述土样干湿循环装置内的土体试样进行供水实现土体试样的快速充分饱和；
[0028]拍摄装置，用于实时记录土体试样表面裂隙发育情况；
[0029]送风装置，用于对供水后的土体试样进行干燥，加速土体试样的干燥过程
。
[0030]较佳的，所述供水送风装置还包括一支架，所述淋滤装置
、
拍摄装置和送风装置均安装在所述支架上，并均通过所述支架设置在所述土样干湿循环装置的正上方
。
[0031]较佳的，所述淋滤装置包括淋滤头
、
供水管和开关，其中所述淋滤头与所述供水管连通，所述开关与所述供水管耦接，用以控制所述供水管对所述淋滤头供水
。
[0032]较佳的，所述送风装置包括至少一个风扇，安装在所述土样干湿循环装置的正上方
。
[0033]一种利用上述的模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩变形的装置进行试验的方法，包括如下步骤：
[0034]S01
：配制一定含水率和密实度的土体试样分层压实，填入土样干湿循环装置内；
[0035]S02
：对土体试样进行一次干湿循环，具体包括：
[0036]S021
：打开蠕动泵开关，使水流推动可动活塞给予土样干湿循环装置一定压力；
[0037]S022
：打开淋滤装置对土体试样开始第一次饱和，利用拍摄装置实时记录土体试样表面裂隙发育情况，并将数据传到电脑中，利用图形处理软件进行分析，通过称量装置计算达到试验预设的含水率时关闭淋滤装置；
[0038]S023
：打开送风装置对土体试样开始第一次干燥，利用拍摄装置实时记录土体试样表面裂隙发育情况，并将数据传到电脑中，利用图形处理软件再次进行分析，通过称量装
置再次计算达到试验预设的含水率时关闭送风装置；
[0039]S03
：按照预设干湿循环次数重复步骤
S02
，完成多次膨胀土样干湿循环试验
。
[0040]本专利技术相对于现有技术的有益效果是：
[0041]本专利技术提出一种模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩变形的装置，通过土样干湿循环装置
、
供水压力装置
、
供水送风装置和称量装置实现膨胀土在大气营力如降雨和蒸发作用下的循环往复模拟，避免了土体经历多次干湿循环后的裂隙过分发育，并准确获取了膨胀土裂隙发育情况及膨胀土的物理力学性质，能够对膨胀土边坡治理提供一定参考
。
[0042]本专利技术通过供水压力装置能够给予土样干湿循环装置中的土体试样一定压力，让土样干湿循环装置能够随着土体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩变形的装置，其特征在于，包括：土样干湿循环装置
(1)
，用于盛放待检测土体试样；供水压力装置
(2)
，设置在所述土样干湿循环装置
(1)
外围，用于给予所述土样干湿循环装置
(1)
中的土体试样一定压力，控制所述土样干湿循环装置
(1)
随土体试样的膨胀收缩及时变形；供水送风装置
(3)
，设置在所述土样干湿循环装置
(1)
外围，用于对所述土样干湿循环装置
(1)
内的土体试样进行快速充分饱和与干燥；称量装置
(4)
，设置在所述土样干湿循环装置
(1)
的底部以承载所述土样干湿循环装置
(1)
，用以称量上覆装置的质量变化
。2.
根据权利要求1所述的模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩变形的装置，其特征在于，所述土样干湿循环装置
(1)
包括：底板
(101)
，其中部设有透水透气孔；滑动轨道
(102)
，安装在所述底板
(101)
上；可滑动侧壁
(105)
，设有多块，呈围合状设置在所述底板
(101)
上；滑轮
(103)
，安装在所述可滑动侧壁
(105)
的底部，所述滑轮
(103)
与所述滑动轨道
(102)
相适配，用以带动所述可滑动侧壁
(105)
沿滑动轨道
(102)
滑动；弹性可拉伸膜
(104)
，设置在相邻两块所述可滑动侧壁
(105)
的角部，用以连接相邻两块所述可滑动侧壁
(105)。3.
根据权利要求2所述的模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩变形的装置，其特征在于，所述可滑动侧壁
(105)
采用亚克力板
。4.
根据权利要求1所述的模拟膨胀土干湿循环过程中胀缩变形的装置，其特征在于，所述供水压力装置
(2)
包括：储水箱
(201)
，其上设有多个排水孔；接水管
(202)
，多根接水管
(202)
的每根接水管
(202)
的一端分别连通一个所述排水孔；蠕动泵
(203)
，多个蠕动泵
(203)
的每个蠕动泵
(203)
分别设置在其中一个所述接水管
(202)
上；可动活塞
(204)
，多个可动活塞
(204)
的每个可动活塞
(204)
分别连接在其中一个所述接水管
(202)
的另一端；并且所述可动活塞
(204)
连接至所述土样干湿循环装置
(1)
的可滑动侧壁
(105)
，用于给予所述土样干湿循环装置
(1)
中的土体试样一定压力，控制所述土样干湿循环装置
(1)
随土体试样的膨胀收缩及时变形
。5.
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦浩东，李文荣，杨跃光，张晓宸，张彬，王敩青，廖玉琴，毛强，张怿宁，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司电力科研院，
类型：发明
国别省市：