本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)儀器裝置，主要用于改進(jìn)土的分散性針孔試驗(yàn)中針孔成型方法，以使得進(jìn)行分散性針孔試驗(yàn)時(shí)，針孔中心位于土樣中心，保證針孔孔徑(1mm)符合要求，從而提高鑒別分散性土的的可靠性。

背景技術(shù)：

分散性土被水沖蝕破壞是復(fù)雜的物理化學(xué)和力學(xué)過(guò)程，具有快速、隱蔽的特點(diǎn)，常造成壩(堤)基、壩(堤)身等失穩(wěn)，現(xiàn)有規(guī)程規(guī)范均對(duì)分散性土的使用進(jìn)行限制，《DL/T 5388-2007水電水利工程天然建筑材料勘察規(guī)程》要求作為心墻防滲的土料不應(yīng)具有分散性，因此，對(duì)土的分散性鑒定是非常有必要的。

根據(jù)滲流理論，當(dāng)水流流經(jīng)土壤孔隙時(shí)，能將其動(dòng)能傳輸給土壤顆粒，從而使土壤顆粒發(fā)生分散。針孔試驗(yàn)通過(guò)模擬在一定的水壓力作用下，測(cè)定流經(jīng)土壤孔隙的水流流量、顏色和孔隙尺寸的變化，反映土壤顆粒所具有承受水流的沖蝕能力。針孔試驗(yàn)直觀模擬了土體中的孔隙在滲透水流作用下所具有的沖蝕能力，在土的分散性鑒定試驗(yàn)中，被《DL/T 5388-2007水電水利工程天然建筑材料勘察規(guī)程》認(rèn)為“以針孔試驗(yàn)鑒定土的抗沖蝕能力的直接方法較為可靠”，同時(shí)也是分散性土其他鑒定方法最直接和可靠的驗(yàn)證。

針孔試驗(yàn)是在特制的試驗(yàn)裝置中，將呈圓柱形的試樣中心穿一直徑為1.0mm的軸向細(xì)孔(針孔)，然后用水進(jìn)行滲流試驗(yàn)，在不同水壓力(水頭)下觀察針孔受水流沖蝕的情況、水流流量和顏色，據(jù)此來(lái)判斷土的分散性，其試驗(yàn)裝置見(jiàn)附圖1所示。

現(xiàn)有的針孔試驗(yàn)按如下步驟實(shí)施：

①將土樣過(guò)2mm篩，去掉礫石和粗砂，按試驗(yàn)要求配制土樣的含水率；

②將針孔試驗(yàn)的圓筒放在制樣底座上，用擊錘分5次將土樣均勻擊實(shí)至試驗(yàn)要求密度，擊實(shí)后試樣總高度為38.1mm；

③用拇指把小椎體壓入試樣頂部，用1.0mm鋼絲或皮下注射針頭小心通過(guò)小椎體穿孔，直到穿透為止；

④撥掉硬鋼絲或皮下注射針頭。撥掉過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)旋轉(zhuǎn)4～5次。使針孔干凈、暢通；

⑤按圖1裝配儀器并放在水平穩(wěn)定的操作臺(tái)上，連接進(jìn)水管，在50mm、180mm、380mm、1020mm水頭下，用秒表和量筒連續(xù)測(cè)量通過(guò)針孔的流量和時(shí)間，通過(guò)測(cè)試和頂視觀察量筒中水的顏色；

⑥試驗(yàn)結(jié)束后，拆卸儀器，取出土樣，切開(kāi)試驗(yàn)檢查針孔大小，與穿孔所用的鋼絲或皮下注射針頭比較，大致測(cè)定孔洞尺寸；

⑦試驗(yàn)成果整理，做出土的針孔試驗(yàn)分散性判定。

對(duì)步驟②、③、④，在將小椎體壓入試樣頂部后，硬鋼絲或皮下注射針頭不易通過(guò)椎體穿透試樣，造成人為的試驗(yàn)誤差甚至對(duì)土的分散性的誤判，體現(xiàn)在：

a.孔的中心線偏離，實(shí)際水頭與試驗(yàn)水頭不一致；

b.硬鋼絲或皮下注射針頭在撥掉過(guò)程中旋轉(zhuǎn)4～5次，初始孔徑不易準(zhǔn)確確定；

c.針孔試驗(yàn)圓筒尺寸小，使用硬鋼絲或注射針頭穿透試樣時(shí)操作困難。

公告號(hào)為CN103398931B的中國(guó)專利(公告日2016.02.10)公開(kāi)了一種粘土分散性測(cè)試裝置和粘土分散性測(cè)試方法，其中提到了采用可拆卸式土樣筒，在試驗(yàn)結(jié)束后可拆下筒箍，土樣筒容易打開(kāi)，能夠完整取出試件，可準(zhǔn)確測(cè)定試件通孔的直徑。該專利是從土樣筒的取樣方式上改進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，但沒(méi)能解決上述提到的a，b，c三個(gè)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種土分散性針孔試驗(yàn)成孔裝置，改進(jìn)針孔試驗(yàn)的試樣制備方法，使得穿孔容易、針孔試驗(yàn)試樣的穿孔中心線與試驗(yàn)中心線一致、針孔孔徑測(cè)量準(zhǔn)確可靠，從而提高針孔試驗(yàn)的準(zhǔn)確度及分散性土判定的可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種土的分散性針孔試驗(yàn)成孔裝置，包括階梯形圓柱制樣底座，制樣底座中心豎直連接有一根鋼絲，制樣底座的臺(tái)階上放置有制樣筒，帶中孔擊錘穿過(guò)鋼絲并置于制樣筒中。由于鋼絲與制樣底座的連接為固定連接，因此只要鋼絲還保持豎直(或者說(shuō)垂直于制樣底座的端面)，那么穿孔的中心線就不會(huì)發(fā)生偏離，從而能夠確保實(shí)際水頭與設(shè)計(jì)水頭一致。由于制樣完成后是直接拔出，無(wú)需多次旋轉(zhuǎn)，容易確定初始孔徑。由于鋼絲與制樣底座固定連接，整個(gè)操作過(guò)程只是擊打擊錘，改變了用力方式，無(wú)需像使用硬鋼絲或注射針頭那樣旋轉(zhuǎn)推進(jìn)，省力省時(shí)。

所述帶中孔擊錘為分體可拆卸結(jié)構(gòu)，包括被過(guò)中孔軸線的平面等分的左側(cè)部和右側(cè)部，左側(cè)部和右側(cè)部的結(jié)合面上分別設(shè)置有對(duì)應(yīng)的凸起和凹槽。這樣一來(lái)，帶中孔的擊錘為可拆卸為兩部分，在制樣完成后用常規(guī)鉛絲穿插清洗即可防止堵塞中孔。

左側(cè)部和右側(cè)部通過(guò)對(duì)應(yīng)的凸起和凹槽組合在一起，拆開(kāi)時(shí)，又可以利用凸起和凹槽與矯正板配合，逐步矯正發(fā)生變形彎曲的鋼絲。

所述鋼絲的長(zhǎng)度長(zhǎng)于制樣筒和帶中孔擊錘。

所述帶中孔擊錘的中孔孔徑大于鋼絲的外徑。

本發(fā)明在制樣底座中心部位預(yù)制一根高強(qiáng)鋼絲，直徑與針孔直徑相同，長(zhǎng)度比試驗(yàn)制樣筒及帶中孔擊錘略長(zhǎng)；在擊錘的中心部位穿一比鋼絲直徑略大的孔；將制樣筒套上底座，倒入土料，將擊錘套入高強(qiáng)鋼絲，沿著鋼絲重復(fù)提升擊錘并讓其自由下落，即可將土料擊實(shí)。土樣需試驗(yàn)完成后才從制樣筒(即試驗(yàn)筒)中推出，因此附著在筒壁的土對(duì)試驗(yàn)無(wú)影響。

本發(fā)明在制樣底座上設(shè)置了一根高強(qiáng)鋼絲，該鋼絲的直徑即等于試驗(yàn)中土料需要穿孔的直徑，并在擊錘中間穿比鋼絲直徑略大的孔。在制樣過(guò)程中即完成了穿孔過(guò)程，制樣完畢后拔出底座，成孔完成，這就不需要傳統(tǒng)的注射器針頭穿孔，避免了傳統(tǒng)穿孔過(guò)程中水流不暢或孔徑不一致、孔的中心線偏移等弊端。應(yīng)用該裝置穿出的孔直接通過(guò)試樣中心，成孔方便，孔壁平滑，且避免了注射器穿孔對(duì)試樣的擾動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1為針孔試驗(yàn)裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明的試驗(yàn)制樣示意圖；

圖3為本發(fā)明的試樣擊錘；

圖4為本發(fā)明的制樣底座；

圖5為本發(fā)明的分體式帶中孔擊錘結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為帶中孔擊錘和矯正板的組合示意圖；

圖7為帶中孔擊錘的右側(cè)部和矯正板的工作狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

如圖2～4所示，一種土的分散性針孔試驗(yàn)成孔裝置，包括階梯形圓柱制樣底座1，制樣底座1中心豎直連接有一根高強(qiáng)度鋼絲2，制樣底座1的臺(tái)階上放置有制樣筒3，帶中孔擊錘4穿過(guò)鋼絲2并置于制樣筒3中。鋼絲2的長(zhǎng)度長(zhǎng)于制樣筒3和帶中孔擊錘4。帶中孔擊錘4的中孔6孔徑大于鋼絲2的外徑。制樣時(shí)，將制樣筒3套上制樣底座1，倒入土料5，將帶中孔擊錘4套入高強(qiáng)鋼絲2，沿著鋼絲2提升帶中孔擊錘4并讓其自由下落，即可將土料5擊實(shí)。

如圖5所示，帶中孔擊錘4為分體可拆卸結(jié)構(gòu)，包括被過(guò)中孔軸線的平面等分的左側(cè)部4-1和右側(cè)部4-2，左側(cè)部4-1和右側(cè)部4-2的結(jié)合面上分別設(shè)置有對(duì)應(yīng)的凸起和凹槽。

如圖6和圖7所示，為防止多次制樣后鋼絲2偏心或彎曲，增加一套鋼絲2的矯直裝置，見(jiàn)附圖6，矯直裝置為一表面帶槽且具有與左側(cè)部4-1或右側(cè)部4-2結(jié)合面凸起及凹槽匹配的凸起及凹槽的鋼板，槽的直徑大于等于鋼絲2直徑，鋼板長(zhǎng)度長(zhǎng)于左側(cè)部4-1或右側(cè)部4-2，如圖7，制樣開(kāi)始前(后)，將矯正鋼板與左側(cè)部4-1或右側(cè)部4-2沿凸起和凹槽拼合，將制樣底座1的鋼絲2沿矯正鋼板長(zhǎng)出右側(cè)部4-2的一端穿入孔中，再用鐵錘慢慢調(diào)直，使其通過(guò)開(kāi)有中孔的右側(cè)部。