[发明专利]实时量测土样膨胀力的试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种土工试验量测装置，特别是涉及一种实时量测土样水力学性能的试验装置，属于岩土工程测量仪器制造技术领域。

背景技术

非饱和状态下的膨润土、膨胀土等广泛应用于路基、地基、挡土墙、垃圾填埋场、核废料深层地质处置库等工程领域，与此同时其工程质量安全，引起国内外的岩土工程科研人员关注。这些具有膨胀性的土在降雨入渗作用后，其物理性质会发生相应的变化，尤其膨胀力会随着土的含水率增加而变化的。膨胀力是指在保持土样体积不变下增加含水率所产生的力。因为土体体积膨胀与约束反力是一对矛盾，所以膨胀力的形成机制也就是土体增湿膨胀的形成机制。膨胀力的影响因素很多，有土的矿物成分、孔隙比、含水量、结构以及应力历史等。

膨胀力测试方法有膨胀反压法、加压膨胀法、零体积改变法三种。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。加压膨胀法是通过一系列荷载与膨胀量对应关系曲线确定膨胀力值，分为多试样法和单试样法。零体积改变法是在试样吸水开始膨胀时，逐步施加荷载维持体积不变。但通过以上方法得到的膨胀力大小往往与人为控制因素有关，其中因加载而产生的人为误差对试验准确性和精度影响很大，并且在试验过程中，所记录的数据不能反映膨胀力因试样进水随时间变化的规律。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明克服现有技术的不足，提供一种简易的实时量测土样膨胀力的试验装置，可以精确量测土样的膨胀力，并且得到膨胀力与时间的关系曲线。该装置具有较高的精度，构造简单，操作方便。

为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种实时量测土样膨胀力的试验装置，包括固结仪、橡胶帽、加载组件、输水装置和载荷测量装置，固结仪包括水槽、护环、环箍、环刀、加压盖和透水组件，在环箍的内侧直接与带有土样的环刀紧密接触，透水组件包括大透水石和小透水石，环箍置于大透水石上，环箍的外侧还设有护环，土样上下表面分别通过薄滤纸与大透水石的上表面和小透水石的底表面接触，小透水石上还设置加压盖，橡胶帽为环形，橡胶帽的内缘与环刀的外表面密封接触，橡胶帽的外缘与水槽外壁密封，加压盖在环刀内压实小透水石的上表面，输水装置通过橡胶帽的进水孔向水槽输水，水槽被加满水时，橡胶帽的排气孔被塞子塞进密封，加载组件向加压盖的顶部施压，限制加压盖在竖向上没有位移，使土样一直保持与实验初始时的体积不变，载荷测量装置对土样的膨胀力进行实时测量。

上述输水装置包括水箱、水龙头和输水管，水箱架设在铁架上，使水箱底部的高度都高于水槽中水位高度，通过水箱顶部的进水口向水箱中注水，水箱的出水口通过水龙头与输水管的一端连通，输水管的另一端与橡胶帽的进水孔连通，水龙头控制水箱向水槽的输水量。

上述载荷测量装置为天平，固结仪和载有输水装置的铁架同时置于天平上。

上述加载组件为竖向传力杆，竖向传力杆通过设置于固结仪外侧的钢架悬于固结仪的正上方，竖向传力杆的施压端正对加压盖的上表面中央位置。

上述环刀的外侧沿其周向设有环形凸肋，水槽的外壁沿其周向设有环形沟槽，使用绳子箍在环刀外壁的环形凸肋上和水槽外壁的环形沟槽中。

上述护环、环箍和加压盖优选采用铜材料制作。

上述环刀优选采用不锈钢材料制作。

上述水槽优先采用钢化玻璃材料制作。

上述水箱优选采用玻璃材料制作。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.利用本发明实时量测土样膨胀力的试验装置，可以精确量测土样的膨胀力，并且得到膨胀力与时间的关系曲线，该装置具有较高的精度，构造简单，操作方便。

2.本发明实时量测土样膨胀力的试验装置能得到土样的膨胀力时程曲线，并且能控制土样竖向变形，从而使土样保持体积不变。

附图说明

图1是本发明实时量测土样膨胀力的试验装置的结构示意图。

图2是本发明的固结仪的结构示意图。

图3是图2的剖视图。

图4是本发明的橡胶帽的结构示意图。

图5是图4的剖视图。

图6是本发明的水箱和铁架的剖视图。

图7是本发明的试验装置的环刀的结构示意图。

具体实施方式

结合附图，对本发明的优选实施例详述如下：