土壤固结试验装置的制作方法

本实用新型属于土壤参数测试技术领域，尤其涉及一种土壤固结试验装置。

背景技术：

固结试验，又称压缩试验、压密试验，用以测定土壤在完全侧限(指侧向不发生变形)条件下承受垂直压力后的压缩特性的试验。

目前进行固结试验时通常使用固结试验仪进行测试，现有固结试验仪结构复杂、而且价格高，无法满足固结试验需要。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种土壤固结试验装置，以解决现有技术中固结试验仪结构复杂、价格高，无法满足固结试验需要的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种土壤固结试验装置，其特征在于，包括支架、底座、滤水板、电动推杆、压板、试样槽、压力传感器、输入单元和处理器；

所述试样槽和所述支架均固定安装在所述底座上，所述试样槽的底部设有排水口，所述滤水板设置在所述试样槽的底部，土壤试样放置在所述滤水板的上方，所述电动推杆固定在所述支架上，所述电动推杆上的伸缩杆的端部和所述压板的一侧固定连接，所述压力传感器固定在所述压板的另一侧，所述压板位于所述试样槽开口的正上方；

所述压力传感器和所述输入单元均连接所述处理器，所述处理器连接所述电动推杆中的驱动电机，所述输入单元进行压力阈值输入，所述压力传感器采集所述压板对土壤试样的实时压力值，所述处理器根据所述压力阈值和所述实时压力值控制所述电动推杆上的伸缩杆伸缩，带动所述压板对土壤试样施压。

进一步地，所述试样槽的深度大于土壤试样的高度。

进一步地，土壤固结试验装置还包括显示单元，所述处理器连接所述显示单元。

进一步地，土壤固结试验装置还包括操作板，所述操作板固定安装在所述支架上，所述输入单元和所述显示单元均固定在所述操作板的一侧。

进一步地，土壤固结试验装置还包括报警单元，所述处理器连接所述报警单元。

进一步地，所述滤水板的大小和所述试样槽底部的横截面大小相同。

进一步地，所述压板的大小和所述试样槽开口处的横截面大小相同。

进一步地，所述电动推杆中的驱动电机为步进电机。

进一步地，所述电动推杆上的伸缩杆的端部和所述压板一侧的中心固定连接。

进一步地，所述试样槽为圆形槽，所述压板和所述滤水板均为圆形板。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型通过设计土壤固结试验装置，通过输入单元进行压力阈值的输入，压力传感器实时采集压板对土壤试样的实时压力值，并将实时压力值传送至处理器，处理器将实时压力值和压力阈值进行比较；当实时压力值小于压力阈值时，处理器控制电动推杆上的伸缩杆伸长，增大压板对土壤试样的压力；当实时压力值大于或等于压力阈值时，处理器控制电动推杆上的伸缩杆停止动作；待实时压力值稳定后，处理器根据试样槽横截面积和电动推杆伸缩长度能够得出土壤试样的形变，再结合压力传感器采集的实时压力值可以对土壤压缩特性进行分析。此装置结构简单，制作成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的土壤固结试验装置的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的土壤固结试验装置的结构示意图。

图中：1、底座；2、支架；3、滤水板；4、电动推杆；5、压板；6、土壤试样；7、伸缩杆；8、操作板；9、显示单元；10、输入单元。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图1所示，土壤固结试验装置包括支架2、底座1、滤水板3、电动推杆4、压板5、试样槽、压力传感器、输入单元10和处理器；试样槽和支架2均固定安装在底座1上，试样槽的底部设有排水口，滤水板3设置在试样槽的底部，土壤试样6放置在滤水板3的上方，电动推杆4固定在支架2上，电动推杆4上的伸缩杆7的端部和压板5的一侧固定连接，压力传感器固定在压板5的另一侧，压板5位于试样槽开口的正上方；压力传感器和输入单元10均连接处理器，处理器连接电动推杆4中的驱动电机，输入单元10进行压力阈值的输入，压力传感器采集压板5对土壤试样6的实时压力值，处理器根据压力阈值和实时压力值控制电动推杆4上的伸缩杆7伸缩，带动压板5对土壤试样6施压。

试验前，将滤水板3放置在试样槽的底部，然后将土壤试样6放在试样槽内，并位于滤水板3的上方，调节电动推杆4，使压板5和土壤试样6的表面接触但不产生压力，处理器记录此时电动推杆4伸缩长度为A，通过输入单元10进行压力阈值M的设定。

试验时，处理器控制电动推杆4的伸缩杆7伸长，带动压板5对试样槽内的土壤试样6进行施压，压力传感器实时采集压板5对土壤试样6的实时压力值，并将实时压力值传送至处理器，处理器将压力阈值和实时压力值进行比较，当实时压力值小于压力阈值时，处理器控制电动推杆4的伸缩杆7伸长继续对土壤试样6进行施压，增大压力；当实时压力大于或等于压力阈值时，处理器控制电动推杆4上的伸缩杆7停止动作。当电动推杆4停止动作持续一段时间，压力传感器采集的实时压力值不再改变时，处理器记录此时电动推杆4伸缩长度为B。土壤试样6的形变量计算公式为|A-B|×S，其中S为试样槽的底面积。此时根据以上数据可以对土壤试样6的压缩特定进行研究。

本实用新型的一个实施例中，土壤固结试验装置还包括显示单元9，所述处理器连接所述显示单元9。显示单元9能够显示压力阈值、电动推杆4上的伸缩杆7的实时长度和时间等参数，便于试验人员能够直观的观测到各种参数。

又例如，通过输入单元10可以进行多个压力阈值的设定，然后重复上述的试验，处理器对每组数据进行记录，然后绘制成土壤试样6的压力-形变图标，通过显示单元9显示，方便试验人员对土壤试样6在不同压力下的压缩特性进行研究。

本实用新型的一个实施例中，试样槽的深度大于土壤试样6的高度。此种设计能够保证土壤试样6整体位于试样槽的内部，在试验时，保证土壤试样6侧部不会产生形变，保证测试结果的准确性。

本实用新型的一个实施例中，压板5的横截面和试样槽内部的横截面相同。此设计能够保证试验时压板5能够对土壤试样6全面覆盖施压，保证对土壤试样6的压力为垂直压力。

本实用新型的一个实施例中，滤水板3的横截面和试样槽内部的横截面相同。保证土壤试样6整体位于滤水板3上方，在施压过程中，土壤试样6整体受力均匀，施压过程中产生的水分通过滤水板3由试样槽底部的排水口排出。

本实用新型的一个实施例中，电动推杆4上的伸缩杆7的端部和压板5一侧的中心固定连接。此设计能够在施压过程中电动推杆4的力作用于压板5的中心，压板5对土壤试样6施压更加均匀。

本实用新型的一个实施例中，试样槽为圆形槽，压板5和滤水板3均为圆形板。施压过程中，相对于其他部位棱角处压力会变大致使土壤试样6整体受力不均匀，使用圆形结构杜绝了棱角的存在，能够保证土壤试样6整体受力更加均匀，有助于提高测试结果。

本实用新型的一个实施例中，电动推杆4中的驱动电机为步进电机。步进电机具有精准度高的特点，使用步进电机能够提高对电动推杆4上的伸缩杆7伸缩长度的控制精度，有助于提高试验的准确性。

如图2所示，土壤固结试验装置还包括操作板8，操作板8固定安装在支架2上，输入单元10和显示单元9均固定在操作板8的一侧。操作板8的设置能够方便试验人员的操作，有助于提高试验的效率。

本实用新型的一个实施例中，土壤固结试验装置还包括报警单元，报警单元连接处理器。

报警单元的设置能够起到对试验人员提醒的作用，例如当试验完成，报警装置报警提示试验人员试验完成。再例如，设置多个压力阈值时，每个阶段完成后，报警装置进行报警，提醒试样人员，便于试验人员掌握试验的进度。

本实用新型的一个实施例中，处理器为单片机。单片机具有运行稳定、价格低的特点，使用单片机作为处理器在满足装置整体性能的基础上降低装置的生产成本，有助于装置的市场化推广。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。