[发明专利]制备特定含水率土样的装置及其应用

说明书

本发明提供一种制备特定含水率土样的装置及其应用，属于岩土工程技术领域。该装置包括土样制备器、储水器、数据采集存储处理器和实时控制系统，其中土样制备器又包括喷水控制器、干土喷洒器、重力传感器和土样盛放器；该装置通过土层的分层喷铺，结合分层喷水，达到土体含水率均匀恒定的效果。作为举例而非限定，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明可以较好的控制土体含水率的均匀程度，尤其可以解决特定含水率土样制备过程中结块成团，含水率不均，人为因素影响大等问题。适用于黄土，砂类土，膨胀土，尤其是极易结团的黏性土样的制备。

技术领域

本发明属于岩土工程领域，涉及一种制备特定含水率土样的装置及其应用。

背景技术

目前世界上很多国家，包括我国，都在进行工程建设活动，工程建设前必须对地基土有足够的了解。室内试验是了解土体性质的主要方法之一，很多室内试验在进行试验之前先要制备特定含水率的土样。如何快速、高效地制备高质量的特定含水率的土样，是在进行其他室内试验前首先要解决的问题。

目前，制备特定含水率的土样主要采用手工拌匀法。手工拌匀法是将一定质量的干土置于容器中，然后根据干土质量和含水率计算得出所需水的质量，然后向容器中洒入所需质量的水，边洒边搅拌。该方法虽然能够制备特定含水率的土样，但是在制备过程中容易出现结块成团现象，尤其对于黏性土更是如此，直接导致所制土样的含水率不均匀；该方法制样过程中，土样直接与空气接触，在空气干燥的情况下，搅拌过程中会加速水分挥发，导致所制土样含水率不准；该方法制样过程中容易出现扬尘现象，对健康不利；最后，该方法制备过程自动化程度很低，人为因素影响比较大，这也会直接影响制样含水率的准确性。因此，亟需开发一种新型制备特定含水率土样的装置以快速高效准确地制备高质量的土样。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种制备特定含水率土样的装置及其应用，适用于特定含水率的土样制备，且尤其适用于黏性土样的制备，该装置针对手工拌匀法制备土样结块成团、土样含水率不均匀、土样含水率不准、对健康不利、人为因素影响比较大等不足均可以有效解决。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种制备特定含水率土样的装置，该装置包括封闭的土样制备器、储水器、数据采集存储处理器和实时控制系统；其中，封闭的土样制备器又包括干土喷洒器、喷水控制器、土样盛放器和重力传感器。

土样盛放器为上部开口的容器，其用于放置土样；干土喷洒器和喷水控制器位于土样盛放器的上方，用以分别向土样盛放器中反复均匀喷洒单层土和水；重力传感器用以称量土样盛放器中土样的质量。

进一步，土样制备器的顶部有一个顶盖，在制备土样时必须将顶盖盖上，从而保持土样制备器封闭。

喷水控制器与储水器连通，且喷水控制器和储水器中充满水；储水器中设置有水压传感器，水压传感器与数据采集存储处理器连接，并将储水器和喷水控制器中的水压实时传递给数据采集存储处理器。

进一步，该装置还包括空气压缩器，储水器中设置有气囊，空气压缩器通过置于储水器中的气囊与储水器连接。通过气囊可以实现从气压向水压的转化，当实时控制系统中反馈的压力小于预先设置的水压Po时，实时控制系统会控制空气压缩器进行加压以增大水压力，反之会减小水压力，直至水压等于预先设置值。

数据采集存储处理器用以记录预设的水压Po、干土喷洒器的行驶速度Vt、含水率H、所需土样的质量Mo、土样盛放器的长度L；数据采集存储处理器与重力传感器连接，还用以根据设置的含水率H、每次新增单层干土的质量Mt以及预设的水压Po、土样盛放器的长度L计算出每次喷水的质量Ms以及喷水控制器在每次喷水过程中的行驶速度Vs。