[發明專利]一種測量土體固結性能和膨脹力的裝置

有效

• 申請號: 201710367502.1
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107422097B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 盧有謙;蔡國慶;趙成剛
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01L5/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種測量土體固結性能和膨脹力的裝置，涉及土工試驗技術領域，包括支架、加載組件、土壤膨脹儀、量力環、智能終端，支架上端設有橫梁，橫梁的中部豎直設有螺孔；加載組件包括伺服電機，伺服電機傳動連接有螺桿，螺桿設于螺孔內，底端連接量力環；土壤膨脹儀設于所述量力環的測量表測量頭的正下方，量力環的測量表和土壤膨脹儀的位移表均連接智能終端的輸入端，伺服電機連接智能終端的輸出端。本發明結構簡單合理，體積小，易于組裝，操作方便，可實時采集固結壓縮和膨脹力數據，并根據采集到的數據自動調節載荷保持恒定不變，能夠精確測量不同載荷下的固結壓縮性能，同時還可以測量土體恒體積下的膨脹力，測量準確度高。

技術領域

本發明涉及土工試驗技術領域，具體涉及一種測量土體固結性能和膨脹力的裝置。

背景技術

膨脹性粘土在建筑、交通等工程領域有廣泛應用，其在荷載狀態下的固結壓縮性能與吸水后產生的膨脹力是評價土體性能的重要指標。膨脹性粘土排水固結壓縮形變量較大，當吸水后具有很強的膨脹力，對工程安全產生較大影響，因此，對膨脹性粘土的排水固結壓縮性能和吸水膨脹力進行準確的檢測具有極其重要的意義。

傳統的固結壓縮性能測試實驗，主要是采用WG型三聯單杠桿固結儀，通過砝碼利用杠桿原理對測試土樣進行荷載調節，而在此過程中測試土體會不斷發生形變，從而導致杠桿失去原有的平衡，產生一定的角度偏移，造成土體承受的荷載并非設定的額定荷載數，且試驗過程不能確定荷載的具體值，需要根據應力路徑不斷改變砝碼數量調整荷載量，數據的讀取麻煩。

在《巖土工程基本技術術語標準》中對土體膨脹力的描述是：膨脹力等于土體吸水后為保持土體體積不變所需要的反作用力。目前，測試土體膨脹力的方法主要有三種，包括膨脹反壓法、加壓膨脹法和平衡加壓法。膨脹反壓法是土體充分吸水后膨脹至體積不再發生改變，為使土體恢復到初始體積而施加的荷載力；加壓膨脹法是指通過一系列的荷載—膨脹量對應關系曲線確定膨脹力值；平衡加壓法是指土體吸水開始膨脹時，逐步施加荷載以維持其體積不變。上述前兩種方法測得的膨脹力均與實際結果有較大偏差，采用平衡加壓法測得的膨脹力與實際膨脹力較為接近，而在工程實際中，利用平衡加壓法測量膨脹力的儀器一般都是通過應力應變的對應關系根據胡克定律計算應力的大小，既要保持測試土樣體積不變又要測量較大的膨脹力范圍，還要保持測量微小應力變化的敏感性，現有儀器均不能滿足上述要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種操作便捷，能夠提供恒定荷載并可隨意調節應力路徑，能夠同時檢測土體固結性能和膨脹力，可對固結壓縮和膨脹力數據進行自動采集并實時監測，提高了測量準確性的土壤固結性能和膨脹力檢測的裝置，以解決上述背景技術中存在的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

一種測量土體固結性能和膨脹力的裝置，包括支架(1)、加載組件(2)、土壤膨脹儀(3)、量力環(4)、智能終端(5)，所述支架(1)上端可拆卸連接有一橫梁(110)，所述橫梁(110)的中部豎直設有一螺孔(111)；

所述加載組件(2)包括伺服電機(210)，所述伺服電機(210)固定設置于所述橫梁(110)上，所述伺服電機(210)傳動連接有一螺桿(211)，所述螺桿(211)設于所述螺孔(111)內；所述螺桿(211)的底端連接所述量力環(4)，所述土壤膨脹儀(3)設于所述量力環(4)的測量表(410)測量頭的正下方；

待測量土體(317)置于所述土壤膨脹儀(3)的內部，所述量力環(4)的測量表(410)和所述土壤膨脹儀(3)的位移表(310)均連接所述智能終端(5)的輸入端，所述伺服電機(210)連接所述智能終端(5)的輸出端。

進一步地：所述支架(1)的底部可拆卸連接有底座(112)，所述土壤膨脹儀(3)設于所述底座(112)上。