[發明專利]土壤豎、徑向膨脹變形與膨脹力關系測試儀

無效

• 申請號: 201210081033.4
• 申請日: 2012-03-26
• 公開（公告）號: CN102636427A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 楊和平;肖杰;李艷艷;唐咸遠;劉艷強;李晗峰
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01N33/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種土壤豎、徑向膨脹變形與膨脹力關系測試儀。

背景技術

墻后膨脹土吸水膨脹受限，常常膨脹力過大發生破壞，造成巨大的經濟損失，而采用土工格柵加筋柔性支護處治卻很有效，主要是因柔性支護允許膨脹土吸水膨脹，膨脹力大為減小。如何確定膨脹土豎、徑向膨脹力與有無豎、徑向變形條件下的變化規律顯得尤為重要。我國最新公路土工試驗規程(JTG?E40-2007)的膨脹力試驗和膨脹率試驗，均采用單軸固結儀測試，其僅能測定試樣在有側限條件下的膨脹力和膨脹率，而對于需要考慮徑向(側向)發生位移情況下進行膨脹力及膨脹率的試驗來說卻無能為力。例如，柔性支護處治膨脹土邊坡，需要測試允許膨脹土吸水膨脹產生豎向與徑向變形情況下的膨脹力與膨脹率，以對現實情況進行模擬。

現有測試儀器，單軸固結儀及其附屬配件，包括：量表架；鋼珠；加壓上蓋；透水石；環刀；護環；水槽；百分表；天平；秒表等。該測試儀器測試精度不高、人工加荷載、人工采集數據、無法測試徑向膨脹率及膨脹力(交通部公路科學研究院中華人民共和國行業標準-公路土工試驗規程(JTG?E40-2007).2007.9：314-324)。

現有技術方案(膨脹力試驗)：

按照規范制樣和裝樣，進行預緊，安裝百分表，調節指針位置，加入蒸餾水，隨后再加入鐵砂，稱余砂重，最后換算為膨脹力(JTG?E40-2007).2007.9：314-324)。

現有技術方案存在以下缺點：僅能測試有側限條件下的豎向膨脹力和膨脹變形。無法考慮無側限或者定量側限條件下膨脹力和膨脹量的量測。人工量取余砂，不夠精確；需人工記錄試驗結果，對數據的處理時間周期長。

發明內容

本發明目的是提供一種測試豎向與徑向膨脹力與膨脹率的試驗儀，解決了常規膨脹力與膨脹率試驗儀的上述不足，可用于土體吸水后在有或無側限條件下豎、徑向膨脹力與膨脹變形的試驗研究。

本發明的技術方案如下：

一種測試土壤豎向與徑向膨脹力與膨脹變形的試驗儀，該試驗儀包括降低摩擦力裝置、試樣護環部件、圍壓及徑向變形測試部件、豎向壓力與變形測試部件、數據采集儀；降低摩擦力裝置位于浸水槽中，試樣護環部件置于浸水槽中央的降低摩擦力裝置上；數據采集儀位于通過數據線與豎向壓力與變形測試部件、圍壓及徑向變形測試部件中的傳感器連接，將采集到的數據輸送到電腦。

所述的試驗儀，豎向壓力與變形測試部件包括圓形球座(20)、豎向推桿電機(19)、豎向位移推桿(18)、豎向力傳感器(17)、豎向位移安裝架(14)、帶孔壓頭(15)、豎向位移傳感器(16)；圓形球座(20)通過螺栓與反力架(1)連接、圓形球座(20)連接豎向推桿電機(19)，豎向推桿電機(19)連接豎向位移推桿(18)、豎向位移推桿(18)下部連接豎向力傳感器(17)，豎向力傳感器(17)下部連接豎桿(31)，豎桿(31)插入帶孔壓頭(15)再通過透水石將力作用于試樣上，帶孔壓頭(15)上部有一水平桿(33)，豎向位移傳感器(16)安裝在豎向位移安裝架(14)上，豎向位移傳感器(16)的頂針置于水平桿(33)端部，豎向位移安裝架(14)固定在底座(2)上。

所述的試驗儀，降低摩擦力裝置包括橫向滑動底座(5)、縱向滑動塊(4)、橫向直線導軌(24)、圍壓測試底座(21)、萬向平面軸承保持架(22)、滾珠(23)；橫向滑動底座(5)固定在底座(2)上，縱向滑動塊(4)和橫向直線導軌(24)可在底座(2)的平面內實現X、Y向自由移動；圍壓測試底座(21)固定在浸水槽中央，其上為萬向平面軸承保持架(22)，萬向平面軸承保持架(22)厚度小于滾珠(23)的直徑，滾珠(23)放置在萬向平面軸承保持架(22)中承受圍壓外環塊組件(13)和四塊圍壓內環塊組件(25)的重量；萬向平面軸承保持架(22)在滾珠(23)的滾動下可相對于圍壓測試底座(21)任意運動，滾珠(23)穿過萬向平面軸承保持架(22)接觸圍壓測試底座(21)。

所述的試驗儀，試樣護環部件包括四塊圍壓外環塊組件(13)和四塊圍壓內環塊組件(25)；圍壓外環塊組件(13)間通過螺栓(26)連接，其中兩塊圍壓外環塊組件(13)帶有延伸桿(32)，通過延伸桿(32)與右側弓形施力桿(9)和左側弓形施力桿(27)接觸、傳遞荷載，每個圍壓內環塊組件(25)有一突出圓端，突出圓端鑲入圍壓外環塊組件(13)的凹圓中傳遞荷載，且圍壓內環塊組件(25)的突出圓端在試驗過程中能自動調整位置，始終保持試樣為圓形；