[發(fā)明專利]一種重塑土毛細(xì)水觀測及取樣的裝置和方法

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• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN110927165A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 井彥林;王梁鑫;李潔茹;張志權(quán);溫馨;武超毅;胡永華;黃文峰;張旭彬;黃月;趙莊;陶春亮;王昊
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N33/24;G01N1/28;G01N1/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本發(fā)明公開了一種重塑土毛細(xì)水觀測及取樣的裝置和方法，本發(fā)明包括具有空腔的基礎(chǔ)框架，能夠?qū)⑼翗又糜诨A(chǔ)框架內(nèi)，并通過擊實(shí)裝置進(jìn)行擊實(shí)，最后置于供水裝置內(nèi)，能夠觀察基礎(chǔ)框架內(nèi)土樣的毛細(xì)水運(yùn)動(dòng)，本裝置能夠直觀的觀察毛細(xì)水在土柱四周的運(yùn)動(dòng)情況，不僅能滿足毛細(xì)水的觀察、土體中某位置含水量、基質(zhì)吸力等參數(shù)的測試，還能在試驗(yàn)后取出土樣，進(jìn)一步研究其不同位置處的微觀變化、物理力學(xué)指標(biāo)的變化等，為工作人員研究毛細(xì)水作用后的土體提供較好的試樣樣品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種重塑土毛細(xì)水觀測及取樣的裝置和方法。

背景技術(shù)

毛細(xì)現(xiàn)象是指液體在管徑較細(xì)的毛管內(nèi)，因內(nèi)聚力與附著力尺寸的不同，克服引力而上升的現(xiàn)象。在農(nóng)業(yè)方面，水沿著毛細(xì)管上升到地面而蒸發(fā)掉，不利于植物的生長，需要將上部土壤鋤松，切斷表層土壤里面的毛細(xì)管，以降低水分蒸發(fā)。在建筑方面，夯實(shí)地基中的毛細(xì)管能將水分吸上來，浸潤基礎(chǔ)，增加室內(nèi)潮濕度；在公路方面，壓實(shí)路基中的毛細(xì)管使土體中的水分遷移至路基，增加路基的含水率，致使路基強(qiáng)度減小，導(dǎo)致路面發(fā)生破壞；此外，毛細(xì)水下降會(huì)使土體有效自重應(yīng)力增加，引發(fā)地面或基礎(chǔ)的不均勻沉降。因此，研究不同毛細(xì)水的運(yùn)動(dòng)及影響，以減少其帶來的不利影響，是工程實(shí)踐中的一個(gè)重要課題。

在巖土工程領(lǐng)域，現(xiàn)行對毛細(xì)水上升高度進(jìn)行室內(nèi)測定的廣泛使用方法是土柱觀測法，但其普遍的實(shí)驗(yàn)裝置往往只能觀測土柱中的毛細(xì)水運(yùn)動(dòng)，并通過傳感器測試其中某點(diǎn)的數(shù)據(jù)，不能取出試驗(yàn)后的土樣做進(jìn)一步測試，限制了毛細(xì)水作用土體后的后續(xù)研究；同時(shí)，用傳感器所測試的數(shù)據(jù)與傳感器本身的誤差尺寸、插入點(diǎn)位置、電壓電流的穩(wěn)定性等有關(guān)，其結(jié)果往往隨機(jī)性大，不具有代表性，使用過程中有較大局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種重塑土毛細(xì)水觀測及取樣的裝置和方法，能夠直觀的觀察試驗(yàn)時(shí)土體的變化，并且能夠在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后分段取出實(shí)驗(yàn)后的土樣，測試數(shù)據(jù)，滿足工作人員進(jìn)一步研究毛細(xì)水作用下各種土體的變化的要求。

為了達(dá)到上述目的，一種重塑土毛細(xì)水觀測及取樣的裝置，包括基礎(chǔ)框架、擊實(shí)裝置和供水裝置；

基礎(chǔ)框架的底部置于供水裝置內(nèi)，基礎(chǔ)框架為矩形中空結(jié)構(gòu)，矩形中空結(jié)構(gòu)的空腔中用于放置土樣，擊實(shí)裝置用于擊實(shí)置于基礎(chǔ)框架內(nèi)的土樣。

基礎(chǔ)框架包括縱向設(shè)置的四根框架扁鋼，相鄰的框架扁鋼間通過橫向扁鋼固定，框架扁鋼和橫向扁鋼共同組成基礎(chǔ)框架的外框體；

同一面的橫向扁鋼上固定有縱向設(shè)置的角鋼，角鋼與框架扁鋼間具有空隙；

角鋼與框架扁鋼間的空隙內(nèi)插有扁鋼插件和方鋼插件。

方鋼插件為基礎(chǔ)框架的正面和背面的插件，扁鋼插件為基礎(chǔ)框架的側(cè)面插件。

擊實(shí)裝置包括套筒，套筒內(nèi)設(shè)置有沖擊桿，沖擊桿能夠在套筒內(nèi)上下滑動(dòng)，套筒底部固定有鐵塊，套筒上開設(shè)有若干氣孔。

供水裝置包括蓄水池，蓄水池內(nèi)放置有透水石，透水石上覆蓋有濾紙，當(dāng)基礎(chǔ)框架放置在供水裝置中時(shí)，基礎(chǔ)框架的底部與濾紙接觸。

擊實(shí)裝置采用重型擊實(shí)錘。

一種重塑土毛細(xì)水觀測及取樣的裝置的使用方法，包括以下步驟：

步驟一，搭建基礎(chǔ)框架，使基礎(chǔ)框架為矩形中空結(jié)構(gòu)；

步驟二，在基礎(chǔ)框架的空腔中放置土樣，采用擊實(shí)裝置對土樣進(jìn)行分層擊實(shí)；

步驟三，將基礎(chǔ)框架放置于供水裝置內(nèi)；

步驟四，持續(xù)向供水裝置內(nèi)供水，并觀察基礎(chǔ)框架內(nèi)土樣的毛細(xì)水運(yùn)動(dòng)情況；

步驟五，觀察結(jié)束后，取出基礎(chǔ)框架并拆除，對土樣進(jìn)行環(huán)刀取樣。