【技术实现步骤摘要】
本申请涉及模型试验模型箱中颗粒的压实度和相对密实度控制，尤其涉及一种透明土试验模型箱中土体压实度和相对密实度控制器及其使用方法。
技术介绍
1、透明土模型试验应用十分广泛。通过透明土模型试验，研究人员能够直观地模拟和观察土壤在不同应力和变形条件下的行为。这种实验方法为地下工程、地震工程和基础设计等领域提供了独特的实验手段，使研究者能够深入了解土壤的变形特性、应力分布和相互作用。透明土模型试验过程中，往往需要人为控制透明土的压实度或相对密实度，但通常直接使用手动夯平的方式，其压实度控制不精准，土体表面并不水平，且可能对透明土及混合液体带来杂质和造成污染。利用反力作用实现透明土的压实度和相对密实度高度可控是保证试验数据精确的一项重要技术，但目前尚未提出合理的解决办法。
技术实现思路
1、本申请提供一种透明土试验模型箱中土体压实度和相对密实度控制器及其使用方法，以实现透明土压实度和相对密实度高度可控，解决常用的手动夯平方法使得压实度和相对密实度控制误差大、土体表面倾斜、引入杂质和造成污染等问题，为透明土模型试验获取精确的试验数据提供保障。
2、第一方面，本申请提供一种透明土试验模型箱中土体压实度和相对密实度控制器，包括上顶板、下底板，所述上顶板的俯视图覆盖面积大于所述下底板俯视图覆盖面积，所述上顶板连接有堆载箱，所述上顶板上设置有水准泡，所述上顶板设置有多个限位螺丝，所述限位螺丝上设置有刻度尺，所述限位螺丝通过旋拧控制整体控制器的升降，所述上顶板的下表面连接有至少两个矩形柱，
3、优选的，所述限位螺丝的下底圆板被动限制放置透明土试验模型箱侧板顶部的边缘上，所述限位螺丝设置为四个，四个限位螺丝分别位于上顶板的四个边角处，以通过旋拧限位螺丝的上顶圆板进行整体控制器的升降，死个限位螺丝的螺杆均印有刻度尺。
4、优选的，所述的堆载箱位于上顶板上表面的中部，用于通过添置重物以增加反力的大小。
5、优选的，所述上顶板、矩形柱、下底板构成整体骨架，操作过程中，所述上顶板不没入液面以下的位置。
6、第二方面，本申请提供一种如第一方面所述的透明土试验模型箱中土体压实度或相对密实度控制器的使用方法，包括以下步骤：
7、步骤一、在透明土试验设计阶段，根据试验预期目的确定透明土的目标压实度或目标相对密实度；
8、步骤二、在透明土试验开展阶段，确定并称量透明土试验模型箱中加入的透明土质量；
9、步骤三、根据确定的透明土目标压实度或目标相对密实度由模型箱的几何尺寸推导控制器整体下压的深度并建立一一标定的关系；
10、步骤四、将透明土试验模型箱水平放置，将多个限位螺丝的下底圆板放置于透明土试验模型箱侧板顶部的边缘上；进行初始0刻度调平；
11、步骤五、向控制器的堆载箱中堆载重物；利用堆载的反力作用，通过旋拧带有刻度的限位螺丝粗调控制器的下压深度；
12、步骤六、观测上顶板上的水准泡细调控制器至目标下压深度，同时保持控制器处于水平状态，保持状态一段时间使压实度值稳定。
13、优选的，所述步骤三，根据确定的透明土目标压实度或目标相对密实度由模型箱的几何尺寸推导控制器整体下压的深度并建立一一标定的关系为控制器整体下压深度和目标压实度之间的关系或控制器整体下压深度和目标相对密实度之间的关系。
14、优选的，所述控制器整体下压深度和目标压实度之间的关系为：
15、
16、式中，h表示控制器整体下压深度，h0表示已知的初始0刻度调平后下底板底面的高度，m表示透明土试验过程中加入透明土试验模型箱中的透明土质量，ρ表示目标压实度，γ1表示已知的透明土最大干密度，l1表示透明土试验模型箱的长，l2表示透明土试验模型箱的宽。
17、优选的，所述控制器整体下压深度和目标相对密实度之间的关系为：
18、
19、式中，h表示控制器整体下压深度，h0表示已知的初始0刻度调平后下底板底面的高度，m表示透明土试验过程中加入透明土试验模型箱中的透明土质量，d表示目标相对密实度，γ1表示已知的透明土最大干密度，γ2表示已知的透明土最小干密度，l1表示透明土试验模型箱的长，l2表示透明土试验模型箱的宽。
20、优选的，所述步骤四中，进行初始0刻度调平包括：
21、将透明土试验模型箱放置于水平桌面上；
22、将控制器的多个限位螺丝放置于透明土试验模型侧板顶部的边缘位置；
23、旋拧多个限位螺丝的上顶圆板至0刻度位置；
24、观察水准泡的位置，调整桌面至水平状态。
25、优选的，所述步骤五中，通过旋拧带有刻度的限位螺丝粗调控制器的下压深度，包括：通过旋拧多个限位螺丝的上圆顶板下降至已经确定的控制器整体下压深度。
26、本申请提供的透明土试验模型箱中土体压实度和相对密实度控制器及其使用方法，涉及了控制器整体下压深度和目标压实度和目标相对密实度之间的核心算法和转换关系，提供了初始0刻度调平方法，利用堆载的反力作用实现了透明土模型试验模型中土体的压实度高度可控，控制器配备有水准泡和4个带有刻度的限位螺丝，可配合操作使得放置模型箱的桌面处于水平，使得控制器处于水平；控制器没入液面以下的部分由不锈钢制成，避免调控透明土压实度的过程引入杂质和造成污染等问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种透明土试验模型箱中土体压实度和相对密实度控制器，其特征在于：包括上顶板、下底板，所述上顶板的俯视图覆盖面积大于所述下底板俯视图覆盖面积，所述上顶板连接有堆载箱，所述上顶板上设置有水准泡，所述上顶板设置有多个限位螺丝，所述限位螺丝上设置有刻度尺，所述限位螺丝通过旋拧控制整体控制器的升降，所述上顶板的下表面连接有至少两个矩形柱，所述矩形柱的底部连接所述下底板，所述下底板上设置有多个滤孔，所述下底板四周能够贴透明土试验模型箱内壁伸入模型箱，所述下底板下表面连接有复合滤网。
2.如权利要求1所述的透明土试验模型箱中土体压实度和相对密实度控制器，其特征在于：所述限位螺丝的下底圆板被动限制放置透明土试验模型箱侧板顶部的边缘上，所述限位螺丝设置为四个，四个限位螺丝分别位于上顶板的四个边角处，以通过旋拧限位螺丝的上顶圆板进行整体控制器的升降，死个限位螺丝的螺杆均印有刻度尺。
3.如权利要求1所述的透明土试验模型箱中土体压实度和相对密实度控制器，其特征在于：所述的堆载箱位于上顶板上表面的中部，用于通过添置重物以增加反力的大小。
4.如权利要求3所述的透明
5.一种如权利要求1至4中任一项所述的透明土试验模型箱中土体压实度或相对密实度控制器的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的使用方法，其特征在于：所述步骤三，根据确定的透明土目标压实度或目标相对密实度由模型箱的几何尺寸推导控制器整体下压的深度并建立一一标定的关系为控制器整体下压深度和目标压实度之间的关系或控制器整体下压深度和目标相对密实度之间的关系。
7.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于：所述控制器整体下压深度和目标压实度之间的关系为：
8.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于：所述控制器整体下压深度和目标相对密实度之间的关系为：
9.如权利要求5所述的使用方法，其特征在于：所述步骤四中，进行初始0刻度调平包括：
10.如权利要求5所述的使用方法，其特征在于：所述步骤五中，通过旋拧带有刻度的限位螺丝粗调控制器的下压深度，包括：通过旋拧多个限位螺丝的上圆顶板下降至已经确定的控制器整体下压深度。
...【技术特征摘要】
1.一种透明土试验模型箱中土体压实度和相对密实度控制器，其特征在于：包括上顶板、下底板，所述上顶板的俯视图覆盖面积大于所述下底板俯视图覆盖面积，所述上顶板连接有堆载箱，所述上顶板上设置有水准泡，所述上顶板设置有多个限位螺丝，所述限位螺丝上设置有刻度尺，所述限位螺丝通过旋拧控制整体控制器的升降，所述上顶板的下表面连接有至少两个矩形柱，所述矩形柱的底部连接所述下底板，所述下底板上设置有多个滤孔，所述下底板四周能够贴透明土试验模型箱内壁伸入模型箱，所述下底板下表面连接有复合滤网。
2.如权利要求1所述的透明土试验模型箱中土体压实度和相对密实度控制器，其特征在于：所述限位螺丝的下底圆板被动限制放置透明土试验模型箱侧板顶部的边缘上，所述限位螺丝设置为四个，四个限位螺丝分别位于上顶板的四个边角处，以通过旋拧限位螺丝的上顶圆板进行整体控制器的升降，死个限位螺丝的螺杆均印有刻度尺。
3.如权利要求1所述的透明土试验模型箱中土体压实度和相对密实度控制器，其特征在于：所述的堆载箱位于上顶板上表面的中部，用于通过添置重物以增加反力的大小。
4.如权利要求3所述的透明土试验模型箱中土体压实度和相对密实度控制器，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖凯文，刘凯文，邱睿哲，李柏林，崔新壮，肖健，马驰原，胡国涛，裴彦飞，张宗宇，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。