一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及土樣制取及變形測試儀器領域，更具體的涉及一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置及方法。
【背景技術】
[0002]長期以來，凍脹和融沉是西北寒區(qū)工程凍害問題的主要原因之一。凍融循環(huán)破壞了土顆粒間的連接，使土顆粒重新排列，導致季節(jié)凍土區(qū)黃土路基運營幾年后發(fā)生大量的不均勻沉降、塌陷等病害，嚴重影響了工程設施的安全運營。因此，對土體在凍融循環(huán)作用下的體積變形規(guī)律的認識以及在凍融循環(huán)作用之后此土樣力學性能的研究非常必要。目前國內外還沒有較為成熟的用來測量土體的脹縮變形規(guī)律的試驗裝置以及制取原狀三軸試驗土樣的工具。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明提供一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置及方法，進行三軸原狀土樣的制取及土體在凍融循環(huán)作用下凍脹融沉量的精確量測。
[0004]本發(fā)明提供一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置，包括:
[0005]底座，底座上固定連接有空心柱，空心柱內部設有環(huán)形刀，空心柱頂部連接頂蓋，頂蓋外周套接頂環(huán)，頂環(huán)與底座之間還固定有多個立柱，立柱圍繞空心柱的外周均勻分布；
[0006]底座上還垂直設有支柱，支柱上活動連接有水平夾持器，水平夾持器與百分表的量桿活動連接，百分表置于頂蓋的上方。
[0007]優(yōu)選的，環(huán)形刀由兩個可拆卸的空心半環(huán)形刀扣合而成，環(huán)形刀外圓周頭部直徑大于尾部直徑，環(huán)形刀內圓周頭部直徑與尾部直徑相同。
[0008]優(yōu)選地，底座底部固定有橡膠減震墊。
[0009]優(yōu)選地，環(huán)形刀的底部與底座之間設有透水石和薄膜且薄膜置于透水石之上；環(huán)形刀的頂部與頂蓋之間設有透水石和薄膜且透水石置于薄膜之上。
[0010]優(yōu)選的，環(huán)形刀外圓周上設有標尺。
[0011]優(yōu)選地，頂蓋與頂環(huán)之間使用密封劑密封。
[0012]優(yōu)選地，立柱為4個。
[0013]優(yōu)選的，空心柱為絕熱空心柱。
[0014]—種土樣凍脹融沉量量測方法，包括以下步驟:
[0015]使用環(huán)形刀垂直插入土中，取出三軸原狀土樣，將表面打磨光滑；
[0016]將帶有土樣的環(huán)形刀垂直放入空心柱中，帶有土樣的環(huán)形刀放置在透水石和薄膜之上；
[0017]在帶有土樣的環(huán)形刀上放置薄膜，薄膜上放置透水石；
[0018]蓋上頂蓋，將頂蓋和頂環(huán)之間使用密封劑密封；
[0019]通過移動百分表的量桿，調節(jié)百分表的高度，使得百分表的量桿與頂蓋接觸，并將百分表歸零；
[0020]將安裝好的量測裝置放在控溫冰箱內，調節(jié)溫度，觀察百分表的讀數，進行凍脹量的量測；
[0021]將控溫冰箱中的測量裝置取出放置在恒溫箱內進行融沉量的測量。
[0022]優(yōu)選的，控溫冰箱的溫度范圍為-40°C到-10°C，控溫精度為0.TC，恒溫箱的溫度為 20°C。
[0023]本發(fā)明中，用于量測凍脹融沉量的裝置結構簡單，操作方便，測量精度高，滿足土樣凍脹和融沉的要求，溫度可精確控制，能夠直接觀測每個時間段或者凍融循環(huán)后土樣的凍脹融沉量，在經歷凍融循環(huán)后對土樣無損壞，能夠滿足各種土樣在凍融循環(huán)作用下的凍脹融沉量的量測，環(huán)形刀對于三軸原狀土樣的提取方便快捷，且能夠保證土樣的完整性。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本發(fā)明提供的一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置正視示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明提供的一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置俯視示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明提供的一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置環(huán)形刀主視圖；
[0028]圖4為本發(fā)明提供的一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置環(huán)形刀俯視圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]如圖1和圖2所示，示例性的示出了本發(fā)明提供的一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置主示意圖和俯示意圖，該量測裝置主要包括:底座11，底座11上固定連接有空心柱8，空心柱8內部設有環(huán)形刀7，空心柱8頂部連接頂蓋4，頂蓋4外周套接頂環(huán)5，頂環(huán)5與底座11之間還固定有4個立柱9，4個立柱9圍繞空心柱8的外周均勻分布；
[0031 ]底座11上還垂直設有支柱13，支柱13上活動連接有水平夾持器2，水平夾持器2為平行的兩個夾持桿組成，夾持桿兩端分別使用緊固螺釘連接，水平夾持器一端使用緊固螺釘與支柱13連接，另一端與百分表I的量桿通過緊固螺釘連接，百分表I的量桿在夾持桿之間可上下移動，當高度調整好后將夾持桿另一端的緊固螺釘旋緊對百分表I的量桿進行緊固，百分表I置于頂蓋4的上方。
[0032]其中，如圖3和圖4所示，環(huán)形刀7由兩個可拆卸的空心半環(huán)形刀扣合而成，環(huán)形刀7的外圓周頭部直徑大于尾部直徑，內圓周頭部直徑與尾部直徑相同，環(huán)形刀7的尾部為鋒利的刀刃狀，可以方便插入土中，外圓周上還可有標尺，方便取出各種厚度的三軸原狀土樣；環(huán)形刀7的底部與底座11之間設有透水石和薄膜且薄膜置于透水石之上;環(huán)形刀7的頂部與頂蓋4之間設有透水石和薄膜且透水石置于薄膜之上;底座11底部固定有橡膠減震墊12，能夠保證量測的準確性，空心柱8為絕熱空心柱，保證在測量時數據準確。
[0033]量測時，在底座11底部固定好橡膠減震墊12，在底座11上安裝好支柱13和均勻分布的4個立柱9，并在4個立柱9的頂部固定頂環(huán)5 ；
[0034]將空心柱8放置在4個立柱9之間的底座11上，在空心柱8的底部放置透水石10，透水石10上放置塑料薄膜；
[0035]利用環(huán)形刀7尾部的刀刃部分插入土體中，取出要求高度的三軸原狀土樣6，將土樣6外周打磨光滑；
[0036]將帶有土樣6的環(huán)形刀7垂直放入空心柱8中，將環(huán)形刀7放在塑料薄膜上面；
[0037]在帶有土樣6的環(huán)形刀7頭部覆蓋上塑料薄膜，在塑料薄膜上放置透水石，透水石填充放置的高度與空心柱8的頂部齊平；
[0038]蓋上頂蓋4，將頂蓋4與頂環(huán)5之間使用凡士林密封，防止裝置內部土體6的水分逸出，通過移動百分表I的量桿，調節(jié)百分表I的尚度，使百分表I的量桿與頂蓋4接觸良好，并調節(jié)百分表I的讀數為零。
[0039]凍結土樣:將整個安裝好的裝置放在控溫冰箱DW-FL362低溫冷凍冰箱內，調節(jié)所需溫度，進行凍結試驗，觀察百分表I的讀數量測凍脹量，控溫冰箱的溫度范圍為_40°(:到-10°(:，控溫精度為0.1°(:;
[0040]融化土樣:將控溫冰箱DW-FL362低溫冷凍冰箱內的整個裝置取出放入20°C恒溫箱內，進行融化試驗，觀察百分表I的讀數量測融沉量；
[0041]反復調節(jié)控溫冰箱的溫度，進行凍融循環(huán)，對土樣的凍脹、融沉量進行量測。
[0042]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0043]顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置，其特征在于，包括: 底座(11)，所述底座(11)上固定連接有空心柱(8)，所述空心柱(8)內部設有環(huán)形刀(7)，所述空心柱(8)頂部連接頂蓋(4)，所述頂蓋(4)外周套接頂環(huán)(5)，所述頂環(huán)(5)與底座(11)之間還固定有多個立柱(9)，所述立柱(9)圍繞所述空心柱(8)的外周均勻分布； 所述底座(11)上還垂直設有支柱(13)，所述支柱(13)上活動連接水平夾持器(2)，所述水平夾持器(2)與百分表(I)的量桿活動連接，所述百分表(I)置于頂蓋(4)的上方。2.根據權利要求1所述的一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置，其特征在于，所述環(huán)形刀(7)由兩個可拆卸的空心半環(huán)形刀扣合而成，所述環(huán)形刀(7)外圓周頭部直徑大于尾部直徑，所述環(huán)形刀(7)內圓周頭部直徑與尾部直徑相同。3.根據權利要求1所述的一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置，其特征在于，所述底座(11)底部固定有橡膠減震墊(12)。4.根據權利要求1所述的一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置，其特征在于，所述環(huán)形刀(7)與底座(11)之間設有透水石和薄膜且薄膜置于透水石之上;所述環(huán)形刀(7)與頂蓋(4)之間設有透水石和薄膜且透水石置于薄膜之上。5.根據權利要求4所述的一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置，其特征在于，所述環(huán)形刀(7)外圓周上設有標尺。6.根據權利要求1所述的一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置，其特征在于，所述頂蓋(4)與頂環(huán)(5)之間使用密封劑密封。7.根據權利要求1所述的一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置，其特征在于，所述立柱(9)為4個。8.根據權利要求1所述的一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置，其特征在于，所述空心柱(8)為絕熱空心柱。9.一種使用任一權利要求1-8的裝置的土樣凍脹融沉量量測方法，其特征在于，包括以下步驟: 使用環(huán)形刀(7)垂直插入土中，取出三軸原狀土樣，將土樣表面打磨光滑； 將帶有土樣的環(huán)形刀(7)垂直放入空心柱(8)中，帶有土樣的環(huán)形刀(7)放置在透水石和薄膜之上； 在帶有土樣的環(huán)形刀(7)上放置薄膜，薄膜上放置透水石； 蓋上頂蓋(4)，將頂蓋(4)和頂環(huán)(5)之間使用密封劑密封； 通過移動百分表(I)的量桿，調節(jié)百分表(I)的高度，使得百分表(I)的量桿與頂蓋(4)接觸，并將百分表(I)歸零； 將安裝好的量測裝置放在控溫冰箱內，調節(jié)溫度，觀察百分表(I)的讀數，進行凍脹量的量測； 將控溫冰箱中的測量裝置取出放置在恒溫箱內進行融沉量的測量。10.根據權利要求9所述的一種土樣凍脹融沉量的量測方法，其特征在于，所述控溫冰箱的溫度范圍為-40°C^lj-10°C，所述控溫精度為0.1°C，所述恒溫箱的溫度為20°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種黃土樣凍脹融沉量的量測裝置及方法，涉及土樣制取及變形測試儀器領域。該量測裝置包括底座，底座上固定連接有空心柱，空心柱內部設有環(huán)形刀，空心柱頂部連接頂蓋，頂蓋外周套接頂環(huán)，頂環(huán)與底座之間還固定有多個立柱，立柱圍繞所述空心柱的外周均勻分布；底座上還設有垂直的支柱，支柱上活動連接有水平夾持器的一端，水平夾持器與百分表的量桿活動連接，百分表置于頂蓋的上方。本發(fā)明中量測凍脹融沉量的裝置結構簡單，操作方便，測量精度高，滿足土樣凍脹和融沉的要求。
【IPC分類】G01N25/00, G01N25/14, G01B5/30, G01N33/24, G01N1/08
【公開號】CN105675844
【申請?zhí)枴緾N201610194200
【發(fā)明人】王家鼎, 谷琪, 許元珺, 陳鵬, 陳磊, 王安國
【申請人】西北大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月26日