一种快速配制人工合成透明土的装置及操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种人工合成透明土的配制方法，特别涉及一种快速配制人工合成透明土的技术和操作方法。
【背景技术】
[0002]随着20世纪90年透明土的出现及其在岩土工程物理模拟试验中的应用，使得非侵入连续观测土体内部任意点的变形成为可能。透明土是由透明的固体颗粒和折射率相匹配的孔隙溶液组成，透明土的透明性是影响透明土实用性的最重要因素，目前，影响透明土透明性的因素包括:①固体颗粒的清洁性和纯净性、②孔隙溶液的无色性和折射率匹配性、③周围温度的变化性和④空气气泡的混入性，其中，①和②通过选择恰当的配制材料便可解决，对于③，可通过在恒温条件下进行透明土的制配和试验来解决，然而，对于④而言，目前解决的方法是采用手工散落固体颗粒到孔隙溶液中解决的，然而此种方法过于缓慢，配制一个透明土样可能需花掉一天甚至更多的时间，另外，在手工散落的过程中，固体的散落距离要尽可能的靠近孔隙溶液的表面，这对于人体本身是个极大的考验。此外，在配制过程中，透明土试验容器中溢出孔隙溶液往往丢失掉，孔隙溶液是由昂贵的油体混合而成，油体的成本占了透明土总成本的大多数，因此，传统方法造成了一定的成本浪费。
[0003]因此，目前亟需寻求一种即能保证透明土配制过程中无空气气泡侵入、节约配制成本且能够提高配制速度的装置及操作方法显得十分重要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是克服上述缺陷，提供一种快速配制人工合成透明土的装置及操作方法。
[0005]—种快速配制人工合成透明土的装置，包括:颗粒容器、滑行槽、滑动开孔盘、多球轴承、旋转杆、固定轨道、固定开孔盘、透明土容器、螺杆和底部支座；颗粒容器的底部为固定开孔盘，固定开孔盘中设置圆锥孔；颗粒容器的底部两侧各嵌固一个固定轨道，固定轨道内嵌固滑行槽；颗粒容器四周设置螺杆孔，采用螺杆将颗粒容器与底部支座连接，螺杆下部连接凹扣，底部支座下部设置螺栓连接、上部连接凸扣，凹扣和凸扣紧紧相扣并可旋转，通过调节螺杆控制颗粒容器的高度；透明土容器中盛有满满的孔隙溶液，透明土容器顶部设置棱形侧壁形成溶液导槽，溢出的孔隙溶液流入到溶液导槽中，并通过溶液出口排出；滑动开孔盘通过固定轨道安装在固定开孔盘正下部，滑动开孔盘中的圆柱孔与固定开孔盘中的圆锥孔相重合；通过多球轴承和旋转杆调整滑动开孔盘的位置，控制颗粒容器中固体颗粒的流量；螺杆一端连接凹扣，底部支座上部连接凸扣，凹扣和凸扣紧紧相扣并可旋转。
[0006]一种快速配制人工合成透明土的装置的操作方法，包括以下的步骤:
[0007]步骤一、在各螺杆一端连接一个凹扣，在各底部支座上部连接一个凸扣，采用螺栓固定底部支座；
[0008]步骤二、将带有凹扣的螺杆扣在带有凸扣的底部支座上；
[0009]步骤三、将嵌固着滑行槽、旋转杆、滑动开孔盘、多球轴承和固定轨道的颗粒容器，通过螺杆孔连接在螺杆上；
[0010]步骤四、转动旋转杆将滑动开孔盘的圆柱孔与固定开孔盘的圆锥孔错开，并将足量的固体颗粒倒入颗粒容器中；
[0011]步骤五、将设置有溶液导槽和溶液出口的透明土容器放置在颗粒容器的正下方，并盛满孔隙溶液，在各溶液出口处设置一容器用于接纳溢出的孔隙溶液；
[0012]步骤六、调节螺杆使颗粒容器的底部缓慢接近透明土容器的顶部即可，然后调节旋转杆，使滑动开孔盘的圆柱孔与固定开孔盘的圆锥孔交叉，颗粒容器中的固体颗粒开始散落到透明土容器中，溢出的孔隙溶液顺着溶液导槽排出；
[0013]步骤七、当透明土容器中的固体颗粒达到预设高度后，调节旋转杆，使滑动开孔盘的圆柱孔与固定开孔盘的圆锥孔错开，停止散落固体颗粒，完场人工合成透明土的制配。
[0014]本发明的有益效果是:
[0015]通过调节螺杆，可控制固体颗粒的散落高度，同时也控制了固体颗粒的散落速率，一般来说，高度或散落速率越低，混在透明土中的空气气泡越少。
[0016]通过调节旋转杆，可控制滑动开孔盘的圆柱孔与固定开孔盘的圆锥孔的错开程度，当完全错开时，停止固体颗粒的散落，当完全重合时，固体颗粒的散落量达到最大值，一般来说，一次散落量越小，混在透明土中的空气气泡越少。
[0017]散落速率和散落量与配置后的透明土的密实度存在关系表达式，因此，通过同时调节螺杆和旋转杆，可配置预设密实度的透明土试样。
[0018]通过在透明土容器顶部四周设置溶液出口和溶液导槽，可将溢出的昂贵的孔隙溶液收回利用，在一定程度上节约了透明土配制成本。
[0019]与传统的人工散落法相比，本发明所提供的方法可大大节省人力和提高透明土的配制速率。
【附图说明】
[0020]图1是快速配制人工合成透明土的装置构造图；
[0021]图2是图1中的A-A截面图；
[0022]图3是图1中的B-B截面图；
[0023]图4是图1中的C-C截面图；
[0024]图5是图1中的D-D截面图；
[0025]图6是图1中的E-E截面图；
[0026]图7是滑动开孔盘的圆柱孔与固定开孔盘的圆锥孔的错开图；
[0027]图8是凹扣与凸扣的连接图。
[0028]附图标记说明:1 一固体颗粒；2—颗粒容器；3—滑行槽；4一滑动开孔盘；5—多球轴承；6—固定轨道；7 —圆柱孔；8—固定开孔盘；9一圆锥孔；10—孔隙溶液；11 一透明土容器；12—棱形侧壁；13—溶液出口 ；14—溶液导槽；15—螺杆；16—凹扣；17—凸扣；18—底部支座；19一螺栓；20—螺杆孔；21—旋转杆。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。
[0030]采用金属材料制作四个如图1和图6所示的底部支座18，按照图6所示的方位，将每个底部支座18采用四个螺栓19固定在某任意的平台上；购置四个直径为4.8mm、长度为160mm、螺距为0.5mm的螺杆15 ;采用坚硬橡胶或塑材或金属材料制作如图8所示的凹扣16和凸扣17，并