[發明專利]一種土工自由膨脹試驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202110056731.8
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112748234A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 包得祥;王寶成;劉大海;韋正鵬;楊克誠;虎居峰;馬利年
• 申請（專利權）人: 甘肅暢隴公路養護技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N15/04;G01N1/28;G01F19/00
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心代理有限公司 62100
• 代理人: 王娜

1.一種土工自由膨脹試驗裝置，包括工作臺（23），其特征是：工作臺（23）上設有研磨篩分機（21），研磨篩分機（21）篩分篩的下口設有漏斗（24），漏斗（24）的出口（28）上設有開關閥門（33），開關閥門（33）的下方設有推拉盒（20），推拉盒（20）上裝有土杯（29），推拉盒（20）的一側裝有用于往復移動推拉盒（20）的推拉動力機構；

所述工作臺（23）上還設有土樣試驗裝置，所述土樣試驗裝置包括支撐機構，支撐機構的頂部裝有轉盤（8），轉盤（8）的底部裝有驅動裝置，轉盤（8）上沿圓周方向均布安裝有多個量筒（7），支撐機構的兩側邊緣還安裝有支撐臺（14），支撐臺（14）上固定有支撐環（6），支撐環（6）上設有多個通孔（5），通孔（5）上裝有注水管（13），注水管（13）上裝有小流量計量泵，靠近注水管（13）的側部設有圖像采集系統，圖像采集系統安裝在工作臺（23）上，所述通孔（5）上還設有可伸入量筒（7）的攪拌機構，攪拌機構上裝有可供攪拌機構上下的攪拌動力裝置，所述攪拌機構包括攪拌推桿（3），攪拌推桿（3）的兩側裝有攪拌桿（4），攪拌桿（4）的端部設有攪拌頭（19），攪拌頭（19）上開有多個小孔。

2.根據權利要求1所述的一種土工自由膨脹試驗裝置，其特征是：所述支撐環（6）的兩側對稱設有通孔（5），每一側的通孔（5）的數量為3個，且相鄰通孔（5）間的間隔為45°，支撐環（6）上相對的兩個通孔（5）上裝有注水管（13），注水管（13）的下端連接有水嘴（15），支撐環（6）上另外兩個相對且與注水管（13）相鄰的通孔（5）上方裝有攪拌機構。

3.根據權利要求2所述的一種土工自由膨脹試驗裝置，其特征是：所述攪拌動力裝置包括與攪拌推桿（3）中部連接的第一氣缸（1），且第一氣缸（1）與固定在支撐環（6）上的支架（2）可拆卸連接。

4.根據權利要求3所述的一種土工自由膨脹試驗裝置，其特征是：所述圖像采集系統包括設置在注水管（13）側部的角板（12），角板（12）的上部裝有照相機（11）。

5.根據權利要求1所述的一種土工自由膨脹試驗裝置，其特征是：所述推拉動力機構包括固定在工作臺（23）上的第二氣缸（26），第二氣缸（26）的活塞端與推拉盒（20）的端部連接。

6.根據權利要求5所述的一種土工自由膨脹試驗裝置，其特征是：所述推拉盒（20）靠近第二氣缸（26）的一側頂部開有溜槽（30），推拉盒（20）的側部開有土杯腔（31），土杯腔（31）中裝有土杯（29），土杯（29）的頂部與溜槽（30）連通，土杯（29）的側部設有拉桿（32）。

7.根據權利要求6所述的一種土工自由膨脹試驗裝置，其特征是：所述土杯腔（31）的底部裝有重量傳感器（34），所述漏斗（24）的出口側設有接近開關（35）。

8.根據權利要求1所述的一種土工自由膨脹試驗裝置，其特征是：所述支撐機構包括安裝在工作臺（23）上的支柱（10），支柱（10）的頂部固定有支撐盤（9），支撐盤（9）的頂部活動安裝有轉盤（8），支撐盤（9）的底部裝有步進電機（16），步進電機（16）與轉盤（8）通過齒輪傳動。

9.根據權利要求1所述的一種土工自由膨脹試驗裝置，其特征是：所述轉盤（8）上均布開有多個用于安裝量筒（7）的凹槽（18）。

10.一種土工自由膨脹試驗方法，包括以下步驟：

1）將烘干后的土樣通過研磨篩分機（21）的裝樣口放入研磨篩分機（21）中，啟動研磨按鈕進行土樣的研磨工作；

2）同時研磨篩分機（21）中的水平振動篩啟動，將顆粒粒徑小于0.5mm的土樣傳遞到無頸漏斗（24）中，將顆粒粒徑大于0.5mm的土樣通過小型運輸帶運輸返回研磨篩分機（21）中繼續研磨；

3）第二氣缸（26）啟動并推進推拉盒（20），推拉盒（20）接近無頸漏斗（24）時，漏斗（24）打開，漏斗（24）中的土樣進入土杯（29），當土杯（29）中的土樣的重量達到設定值時，漏斗（24）關閉，第二氣缸（26）收縮；

4）將土杯（29）從推拉盒（20）中取出；

5）繼續重復步驟1）-4），得到第二個裝有試驗用土的量土杯（29）；

6）將上述兩個裝有土樣的量土杯（29）的土倒入2支量筒（7）中，即為1組試驗樣品；

7）繼續重復步驟1）-6），得到8支裝有試樣的量筒（7），即4組試驗樣品；

8）將8組試驗樣品分4次，啟動驅動裝置，轉盤（8）每轉動45°放入兩支量筒（7），直至量筒（7）全部放在轉盤（8）上，每次放入的兩支量筒（7）為1組試驗；

9）轉盤（8）轉動至量筒（7）位于注水管（13）下方時，注水管（13）定量注水，當注水后的量筒（7）位于攪拌機構的下方時，攪拌機構動作，當轉盤（8）轉動一周時，圖像采集系統動作將圖像信號傳遞給數據處理系統處理并得到土樣的膨脹率。