[發(fā)明專利]一種測定土條塑限的裝置及測定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010052355.0
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN113138132B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷國輝;郭建祥;王瑋瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01N3/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 徐瑛

本發(fā)明公開了一種測定土條塑限的裝置及測定方法，琴鍵式承臺、承載平臺、驅(qū)動裝置、支架、工作臺和激光位移傳感器，其中承載平臺一側(cè)呈外高內(nèi)低的臺階型，另一側(cè)連接有驅(qū)動裝置，琴鍵式承臺通過支架擱置于承載平臺上方且琴鍵式承臺和承載平臺通過支架設(shè)于工作臺上。琴鍵式承臺兩端連接電流采集系統(tǒng)，并且位移傳感器位于琴鍵式承臺的土條上方。電機將承載平臺從琴鍵式承臺下方逐漸抽出，使琴鍵模塊依次轉(zhuǎn)動掉落，并用位移傳感器記錄土條的撓度的變化，通過測定不同含水率的土條的的逐級撓度比來確定土條的塑限。本發(fā)明通過土條彎曲試驗來測算土條塑限，測定方法簡單，測定過程快速并且測定結(jié)果準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖石工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測定土條塑限的裝置及測定方法。

背景技術(shù)

細(xì)粒土隨著含水率的減小，分別處于流動態(tài)、可塑態(tài)、半固態(tài)和固態(tài)。塑限是細(xì)粒土呈可塑態(tài)的下限含水率、半固態(tài)的上限含水率，即細(xì)粒土處于可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)之間的界限含水率。目前現(xiàn)有技術(shù)中用于測塑限的方法包括落錐法和搓滾法。

落錐法是指將圓錐儀錐角接觸試樣表面，使得圓錐在自重作用下沉入試樣內(nèi)，經(jīng)5s后立即測讀圓錐下沉深度，根據(jù)試樣的含水率以及圓錐的下沉深度繪制關(guān)系曲線，在該直線上，查得下沉深度為2mm所對應(yīng)的含水率為塑限，然而該方法反映的是土體的不排水抗剪強度，將塑限含水率對應(yīng)的不排水強度定義為170kPa，根據(jù)落錐貫入深度與不排水抗剪強度之間的關(guān)系，確定塑限含水率。如中國專利CN209400524U公開了一種改進(jìn)圓錐儀的光電式液塑限聯(lián)合測定儀，包括圓錐體和兩組平衡錘，所述圓錐體包括連接體和連接于所述連接體下端的錐頭，每組所述平衡錘包括一圓弧桿和分別設(shè)于所述圓弧桿的兩自由端的兩重力錘，其中一所述圓弧桿穿過所述連接體，另一所述圓弧桿穿過所述錐頭，同組的兩重力錘相互對稱設(shè)置，以確保圓錐體垂直下落。然而以抗剪強度為試驗基礎(chǔ)并不能反映土的可塑性，即土體從延性轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈缘暮?，因此用抗剪強度定義土的界限含水率已經(jīng)偏離了塑限本身的定義。

搓滾法試驗是用手掌在毛玻璃板上搓滾土條，當(dāng)土條直徑達(dá)3mm時產(chǎn)生斷裂，此時的含水率為塑限；若不產(chǎn)生裂縫及斷裂，表示此時試樣的含水率高于塑限；當(dāng)土條直徑大于3mm時即斷裂，表示試樣含水率小于塑限；若土條在任何含水率下始終搓不到3mm即開始斷裂，則該土無塑性。然而采用搓滾法測定時，土條直徑的均勻性難以保證，搓滾力度難以保持一致且人為誤差較大、重復(fù)性差。中國專利CN108169127A公開了一種搓條法測塑限含水量的便捷搓條器及其使用方法，第一卡槽與第二卡槽平行分布，各第一滾動軸的一端與毛玻璃板的前端相連接，各第一滾動軸的另一端活動內(nèi)嵌于所述第一卡槽內(nèi)，各第二滾動軸的一端與毛玻璃板的后端相連接，各第二滾動軸的另一端活動內(nèi)嵌于所述第二卡槽內(nèi)，手柄固定于毛玻璃板的上表面，各第一伸縮桿的端部與第一卡槽相連接，各第二伸縮桿的端部與第二卡槽相連接，攝像頭位于毛玻璃板的右側(cè)，各第一伸縮桿的端部與第一卡槽相連接，各第二伸縮桿的端部與第二卡槽相連接。然而該裝置僅利用攝像頭來觀察土條是否開裂，會由于人為觀察的誤差導(dǎo)致測定結(jié)果不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種利用彎曲試驗測定土條塑限的裝置及測定方法，通過對不同含水率的土條進(jìn)行彎曲試驗，并根據(jù)土條在自重彎曲過程中的撓度變化來確定土的塑限，該方法可準(zhǔn)確直觀、簡單快速地測得土條的塑限。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種測定土條塑限的裝置，包括工作臺、通過支架設(shè)于所述工作臺上的承載平臺、擱置于所述承載平臺上的琴鍵式承臺，以及驅(qū)動所述承載平臺靠近或遠(yuǎn)離琴鍵式承臺的驅(qū)動裝置，所述承載平臺與所述支架滑動連接；所述承載平臺一側(cè)呈外高內(nèi)低的臺階型，所述承載平臺另一側(cè)連接所述驅(qū)動裝置，所述琴鍵式承臺由多個琴鍵模塊和貫穿所述琴鍵模塊的轉(zhuǎn)動軸和固定軸組成，所述轉(zhuǎn)動軸和所述固定軸的兩端放置于所述支架上，所述轉(zhuǎn)動軸設(shè)于靠近所述臺階型的一側(cè)，所述固定軸設(shè)于背離所述臺階型的一側(cè)，兩端的兩個所述琴鍵模塊上各預(yù)制一個電極，且所述琴鍵式承臺上方設(shè)有位移傳感器。