一种土壤压实与渗水能力分析设备的制作方法

1.本发明涉及土壤渗水分析技术领域，尤其是涉及一种土壤压实与渗水能力分析设备。


背景技术：

2.土壤入渗率，又称土壤入渗速率或土壤渗透速率，是指单位时间内地表单位面积土壤的入渗水量。入渗率与入渗过程有关。土壤入渗率在初期非常大，这时的入渗率称为最初入渗率，简称初渗率。又继随降雨的延续和增加，入渗率由大变小，最后保持一定的稳定值，此值称为最后入渗率或稳渗率，可用以表征土壤的渗透特性。土壤的入渗率在各个工程施工中，有着极为重要的参考价值，针对不同地区的土壤，其各个入渗率也会不尽相同，因此会针对性的修改工程方案或者对施工区域的土壤进行压实改良，因此需要对土壤压实与渗水能力进行分析。
3.公开号为cn206696116u的实用新型专利，公开了一种土壤入渗实验装置包括马氏瓶，马氏瓶的上端设置有马氏瓶灌水口，马氏瓶的下端设置有马氏瓶出水口，马氏瓶的外壁上设置有马氏瓶进气口；马氏瓶出水口的末端通过输水软管与土槽相连通，土槽的外壁上设置有取土孔；土槽放置在电子台秤上。该土壤入渗实验装置按预定时间分别读取马氏瓶侧壁上刻度尺读数及电子台秤读数，通过两相邻时刻钢尺读数和电子台秤读数分别计算马氏瓶供水水量和土槽入渗水量，进行相互检核；能够实时将湿润峰的位置绘制到聚酯薄膜上。
4.但是上述发明以及背景技术中心还存在很大的不足之处：第一，水液的完全渗透现象不易观察，需要专门进行取样设计，导致实验效果降低；第二，一些较为紧实的土壤，其水液的渗透会较为缓慢，不利于提高实验效率，其渗透结果也更加难以观察，故而存在局限性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种土壤压实与渗水能力分析设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.本发明的技术方案是：一种土壤压实与渗水能力分析设备，包括底座和透明端箱，所述透明端箱呈正八边形结构，且透明端箱的其中四个边上均开设有装样腔槽，所述装样腔槽的内底部一端开设有均匀分布的细孔，所述透明端箱的剩余四个边上均开设有三角坡口，且多个三角坡口的一侧均开设有观察沉窗，所述透明端箱的顶端中心处开设有观察通槽，且装样腔槽内底部靠近观察沉窗以及观察通槽的一侧均铺设有l形无水硫酸铜粉末带，所述观察通槽的内底部固定安装有辅助灯带，且辅助灯带呈框形结构，所述装样腔槽内填充有土样，所述装样腔槽的一端均安装有压土组件，所述底座上安装有负压组件，所述透明端箱的顶端一侧设置有压实度检测组件，所述负压组件包括固定安装于底座顶部外壁一侧的负压泵，且负压泵的进气端固定连接有固定抽管，所述固定抽管的端部固定连接有波纹
管，且波纹管的顶端固定连接有活动连管，所述活动连管的顶端固定连接有负压抽盒，且负压抽盒的顶端粘接有橡胶框垫，所述活动连管的圆周外壁一侧固定连接有传导杆，且传导杆的端部转动连接有抵轮，所述透明端箱的底部外壁固定连接有抵环，且抵环的底部外壁开设有多个弧形沉槽，所述弧形沉槽与装样腔槽的位置相对应。
7.优选的，所述固定抽管的圆周外壁一侧固定安装有导向筒，且活动连管的圆周外壁一侧固定连接有导向杆，所述导向杆与导向筒滑动连接，所述导向筒顶端与导向杆之间固定连接有连接弹簧。
8.优选的，所述负压泵的出气端固定连接有连通管，所述压实度检测组件包括固定安装于底座顶部外壁上的托架，且托架与连通管的端部固定连接，所述连通管靠近托架的一端固定连接有增压端筒。
9.优选的，所述连通管靠近增压端筒的一端固定连接有单向阀，且增压端筒的一侧固定安装有气压传感器，所述连通管靠近增压端筒底部的一端固定安装有电控阀，所述连通管靠近托架的一端内壁滑动连接有活塞片。
10.优选的，所述活塞片的底部外壁固定连接有推杆，且推杆与连通管滑动连接，所述活塞片与连通管之间固定连接有支撑弹簧，且支撑弹簧套设于推杆的外壁，所述推杆的底端固定连接有位移传感器，所述位移传感器的底端固定连接有插柱，所述底座的一侧外壁固定安装有侧架，且侧架的一侧外壁固定连接有控制器，所述气压传感器、位移传感器的信号输出端与控制器的信号输入端电性连接，且控制器电性连接有开关，所述开关与电控阀电性连接。
11.优选的，所述托架的一端固定连接有供给管，且供给管的一端固定安装有计量阀，所述供给管连接有外接供液系统，且供给管的底端固定安装有洒液盘，所述洒液盘的底端开设有均匀分布的喷淋孔。
12.优选的，所述侧架靠近底座的一侧外壁固定安装有水平设置的液压杆，且液压杆的延伸杆端部固定安装有推板，所述装样腔槽的内壁滑动连接有压实板，且透明端箱顶部外壁靠近装样腔槽的一端均固定连接有两个固定块，所述固定块与压实板之间均固定连接有复位弹簧。
13.优选的，所述透明端箱的底部外壁中心处固定安装有支撑筒，且支撑筒靠近底端的圆周外壁固定连接有多个环形分布的凸齿，所述底座的顶部外壁一侧固定安装有步进电机，且步进电机的输出轴键连接有与凸齿相啮合的驱动齿轮。
14.优选的，所述支撑筒底部外壁与底座相对的一侧均开设有环形沉槽，且两个环形沉槽内滚动连接有多个滚珠。
15.优选的，所述底座的顶部外壁中心处固定安装有限位立柱，且支撑筒与限位立柱的圆周外壁通过轴承转动连接。
16.本发明通过改进在此提供土壤压实与渗水能力分析设备，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
17.其一：本发明利用设置有多个装样腔槽的透明端箱，方便进行多组实现对比；利用设置于装样腔槽内底部的l形无水硫酸铜粉末带，当水液完全渗透土样后，l形无水硫酸铜粉末带能够与水分相结合，以形成五水硫酸铜，并使得l形无水硫酸铜粉末带形成蓝色的带状区域，从而方便操作人员观察渗水现象，方便工作人员进行记录；利用设置的观察沉窗以
及观察通槽，能够配合辅助灯带，使得操作人员能够直观的观察装样腔槽的两个侧壁上水液的渗透速率；
18.其二：本发明利用设置的负压组件，能够在极短时间内，将负压抽盒中的空气抽走，使得细孔下方处于同一负压状态，进而可加快水液在土样中的渗透速率，有利于增加该装置的分析效率；利用设置的负压组件，当透明端箱转动装样腔槽向负压组件移动时，抵轮与抵环的外壁相抵，并使得负压抽盒与透明端箱不接触，避免负压抽盒与透明端箱产生摩擦力，影响透明端箱的转动；当装样腔槽底端与负压抽盒相对齐时，抵轮与弧形沉槽相抵，从而负压抽盒在连接弹簧的作用下，使负压抽盒自动与透明端箱底端紧紧相抵，从而确保负压组件的顺利进行；
19.其三：本发明利用设置的压实度检测组件，负压组件抽出的空气通过紧固连通管通入增压端筒中，当增压端筒中的气压储备完成后，控制器接收气压传感器的信号控制开启电控阀，从而利用气压作用推动活塞片和推杆向下移动，此时推杆和位移传感器与土样相抵，土样越紧实，位移传感器插入土样中越浅，从而在相同气压作用下，利用位移传感器的移动距离来反应土样紧实度，位移传感器移动距离与土样紧实度呈反比，方便后续将土样紧实度与水液完全渗透土样所需时间进行对比、分析。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明中的整体立体结构示意图；
22.图2为本发明中的俯视结构示意图；
23.图3为本发明中的第二视角整体立体结构示意图；
24.图4为本发明中的图3中a处放大结构示意图；
25.图5为本发明中的抵环立体结构示意图；
26.图6为本发明中的端箱半剖视结构示意图；
27.图7为本发明中的图5中b处放大结构示意图；
28.图8为本发明中的支撑筒半剖视结构示意图。
29.附图标记：
30.1、底座；2、压实板；3、复位弹簧；4、固定块；5、透明端箱；501、三角坡口；6、装样腔槽；7、观察通槽；701、辅助灯带；8、计量阀；9、供给管；10、连通管；11、单向阀；12、增压端筒；13、气压传感器；14、电控阀；15、推杆；16、位移传感器；17、液压杆；18、推板；19、控制器；20、侧架；21、负压泵；22、观察沉窗；23、托架；24、支撑筒；25、凸齿；26、步进电机；27、驱动齿轮；28、l形无水硫酸铜粉末带；29、细孔；30、抵环；31、弧形沉槽；32、负压抽盒；33、固定抽管；34、波纹管；35、导向筒；36、导向杆；37、连接弹簧；38、活动连管；39、传导杆；40、抵轮；41、洒液盘；42、活塞片；43、支撑弹簧；44、限位立柱；45、环形沉槽。
具体实施方式
31.下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.本发明通过改进在此提供一种土壤压实与渗水能力分析设备，本发明的技术方案是：
33.如图1至图8所示，本发明实施例提供了一种土壤压实与渗水能力分析设备，包括底座1和透明端箱5，透明端箱5呈正八边形结构，且透明端箱5的其中四个边上均开设有装样腔槽6，装样腔槽6的内底部一端开设有均匀分布的细孔29，透明端箱5的剩余四个边上均开设有三角坡口501，且多个三角坡口501的一侧均开设有观察沉窗22，透明端箱5的顶端中心处开设有观察通槽7，且装样腔槽6内底部靠近观察沉窗22以及观察通槽7的一侧均铺设有l形无水硫酸铜粉末带28，观察通槽7的内底部固定安装有辅助灯带701，且辅助灯带701呈框形结构，装样腔槽6内填充有土样，装样腔槽6的一端均安装有压土组件，底座1上安装有负压组件，透明端箱5的顶端一侧设置有压实度检测组件，负压组件包括固定安装于底座1顶部外壁一侧的负压泵21，且负压泵21的进气端固定连接有固定抽管33，固定抽管33的端部固定连接有波纹管34，且波纹管34的顶端固定连接有活动连管38，活动连管38的顶端固定连接有负压抽盒32，且负压抽盒32的顶端粘接有橡胶框垫，活动连管38的圆周外壁一侧固定连接有传导杆39，且传导杆39的端部转动连接有抵轮40，透明端箱5的底部外壁固定连接有抵环30，且抵环30的底部外壁开设有多个弧形沉槽31，弧形沉槽31与装样腔槽6的位置相对应。
34.借由上述结构，利用设置有多个装样腔槽6的透明端箱5，方便进行多组实现对比；利用设置于装样腔槽6内底部的l形无水硫酸铜粉末带28，当水液完全渗透土样后，l形无水硫酸铜粉末带28能够与水分相结合，以形成五水硫酸铜，并使得l形无水硫酸铜粉末带28形成蓝色的带状区域，从而方便操作人员观察渗水现象，方便工作人员进行记录；
35.利用设置的观察沉窗22以及观察通槽7，能够配合辅助灯带701，使得操作人员能够直观的观察装样腔槽6的两个侧壁上水液的渗透速率。
36.进一步的，固定抽管33的圆周外壁一侧固定安装有导向筒35，且活动连管38的圆周外壁一侧固定连接有导向杆36，导向杆36与导向筒35滑动连接，导向筒35顶端与导向杆36之间固定连接有连接弹簧37。
37.借由上述结构，利用设置的负压组件，当透明端箱5转动装样腔槽6向负压组件移动时，抵轮40与抵环30的外壁相抵，并使得负压抽盒32与透明端箱5不接触，避免负压抽盒32与透明端箱5产生摩擦力，影响透明端箱5的转动；当装样腔槽6底端与负压抽盒32相对齐时，抵轮40与弧形沉槽31相抵，从而负压抽盒32在连接弹簧37的作用下，使负压抽盒32自动与透明端箱5底端紧紧相抵，从而确保负压组件的顺利进行；另一方面，上述过程中抵轮40与弧形沉槽31相抵，也能够确保装样腔槽6与后续的推板18相对齐；
38.利用设置的导向筒35和导向杆36之间相互配合，能够对负压抽盒32产生良好的支撑、导向作用，从而保证负压抽盒32移动时的稳定性；利用设置的负压组件，能够在极短时间内，将负压抽盒32中的空气抽走，使得细孔29下方处于同一负压状态，进而可加快水液在
土样中的渗透速率，有利于增加该装置的分析效率。
39.进一步的，负压泵21的出气端固定连接有连通管10，压实度检测组件包括固定安装于底座1顶部外壁上的托架23，且托架23与连通管10的端部固定连接，连通管10靠近托架23的一端固定连接有增压端筒12。
40.进一步的，连通管10靠近增压端筒12的一端固定连接有单向阀11，且增压端筒12的一侧固定安装有气压传感器13，连通管10靠近增压端筒12底部的一端固定安装有电控阀14，连通管10靠近托架23的一端内壁滑动连接有活塞片42。
41.进一步的，活塞片42的底部外壁固定连接有推杆15，且推杆15与连通管10滑动连接，活塞片42与连通管10之间固定连接有支撑弹簧43，且支撑弹簧43套设于推杆15的外壁，推杆15的底端固定连接有位移传感器16，位移传感器16的底端固定连接有插柱，底座1的一侧外壁固定安装有侧架20，且侧架20的一侧外壁固定连接有控制器19，气压传感器13、位移传感器16的信号输出端与控制器19的信号输入端电性连接，且控制器19电性连接有开关，开关与电控阀14电性连接。
42.借由上述结构，利用设置的压实度检测组件，负压组件抽出的空气通过紧固连通管10通入增压端筒12中，当增压端筒12中的气压储备完成后，控制器19接收气压传感器13的信号控制开启电控阀14，从而利用气压作用推动活塞片42和推杆15向下移动，此时推杆15和位移传感器16与土样相抵，土样越紧实，位移传感器16插入土样中越浅，从而在相同气压作用下，利用位移传感器16的移动距离来反应土样紧实度，位移传感器16移动距离与土样紧实度呈反比。
43.进一步的，托架23的一端固定连接有供给管9，且供给管9的一端固定安装有计量阀8，供给管9连接有外接供液系统，且供给管9的底端固定安装有洒液盘41，洒液盘41的底端开设有均匀分布的喷淋孔。
44.借由上述结构，控制器19在接收气压传感器13信号的同时，控制开启计量阀8，此时，通过外接供液系统，将定量的水液通过洒液盘41洒至土样上，以进行渗透检测处理。
45.进一步的，侧架20靠近底座1的一侧外壁固定安装有水平设置的液压杆17，且液压杆17的延伸杆端部固定安装有推板18，装样腔槽6的内壁滑动连接有压实板2，且透明端箱5顶部外壁靠近装样腔槽6的一端均固定连接有两个固定块4，固定块4与压实板2之间均固定连接有复位弹簧3。
46.借由上述结构，当相应的装样腔槽6与侧架20相对应时，可通过液压杆17运行推动推板18，利用液压杆17延伸杆伸出长度的不同，来实现对土样进行不同程度的压实；利用设置的复位弹簧3，方便后续推板18的复位。
47.进一步的，透明端箱5的底部外壁中心处固定安装有支撑筒24，且支撑筒24靠近底端的圆周外壁固定连接有多个环形分布的凸齿25，底座1的顶部外壁一侧固定安装有步进电机26，且步进电机26的输出轴键连接有与凸齿25相啮合的驱动齿轮27。
48.借由上述结构，利用设置的步进电机26，能够经过驱动齿轮27和凸齿25的传动作用，带动支撑筒24以及透明端箱5转动，将多组土样依次转动至侧架20的位置，从而方便进行多组实验对比。
49.进一步的，支撑筒24底部外壁与底座1相对的一侧均开设有环形沉槽45，且两个环形沉槽45内滚动连接有多个滚珠。
50.进一步的，底座1的顶部外壁中心处固定安装有限位立柱44，且支撑筒24与限位立柱44的圆周外壁通过轴承转动连接。
51.借由上述结构，利用设置的限位立柱44、环形沉槽45以及滚珠，能够对支撑筒24的转动起到良好的限位作用，有利于保证支撑筒24以及透明端箱5转动时的稳定性。
52.本发明使用时，在四个装样腔槽6中装入相同量、相同规格的土样，利用设置的步进电机26，经过驱动齿轮27和凸齿25的传动作用，带动支撑筒24以及透明端箱5转动，将多组土样依次转动至侧架20的位置；当透明端箱5转动装样腔槽6向负压组件移动时，抵轮40与抵环30的外壁相抵，并使得负压抽盒32与透明端箱5不接触，避免负压抽盒32与透明端箱5产生摩擦力，影响透明端箱5的转动；当装样腔槽6底端与负压抽盒32相对齐时，抵轮40与弧形沉槽31相抵，从而负压抽盒32在连接弹簧37的作用下，使负压抽盒32自动与透明端箱5底端紧紧相抵；利用设置的负压组件，在极短时间内，将负压抽盒32中的空气抽走，使得细孔29下方处于同一负压状态；负压组件抽出的空气通过紧固连通管10通入增压端筒12中，当增压端筒12中的气压储备完成后，控制器19接收气压传感器13的信号控制开启电控阀14，从而利用气压作用推动活塞片42和推杆15向下移动，此时推杆15和位移传感器16与土样相抵，土样越紧实，位移传感器16插入土样中越浅，从而在相同气压作用下，利用位移传感器16的移动距离来反应土样紧实度，位移传感器16移动距离与土样紧实度呈反比，将位移传感器16移动距离记为l；控制器19在接收气压传感器13信号的同时，控制开启计量阀8，此时，通过外接供液系统，将定量的水液通过洒液盘41洒至土样上；利用设置有多个装样腔槽6的透明端箱5，方便进行多组实现对比；利用设置于装样腔槽6内底部的l形无水硫酸铜粉末带28，当水液完全渗透土样后，l形无水硫酸铜粉末带28与水分相结合，以形成五水硫酸铜，并使得l形无水硫酸铜粉末带28形成蓝色的带状区域，从而方便操作人员观察渗水现象，方便工作人员进行记录，将洒液盘41开始洒水直至l形无水硫酸铜粉末带28形成明显蓝色带状区域的时间记为t；重复上述步骤，几个多组土样的检测，将l作为x轴坐标，将t作为y坐标，并建立坐标轴制作折线图。
53.上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。