一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种土体的膨胀力测试装置，具体为一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置，属于岩土工程测试技术领域。
【背景技术】
[0002]膨胀土是在沉积过程中形成的一种具有显著胀缩性的土体，其成分主要由强亲水性矿物蒙脱石与伊利石等组成，具有遇水膨胀、失水收缩等不良工程性质。膨胀力是度量膨胀土膨胀特性的一个重要指标，包括竖向膨胀力和侧向膨胀力，其中侧向膨胀力对边坡及支挡建筑物的稳定性有着重要影响。大量的研究表明，侧向膨胀力是造成膨胀土坡地上房屋开裂、铁路路堑和路堤坍滑以及煤矿竖井破坏等的主要原因之一。由此，膨胀土侧向膨胀力的研究具有重要意义。
[0003]目前，膨胀土侧向膨胀力的测试大多在实验室内进行，采用的方法通常为分级加荷膨胀法、恒定体积法(平衡法)等，采用的仪器有常规固结仪、应变片式固结仪、三向胀缩特性仪、三轴仪等，也有一些相关的模型试验装置，如膨胀土侧向膨胀力综合测试装置(专利号CN201410330321)，但由于采样过程中膨胀土的结构难免遭到破坏，因而使得室内测试结果往往与实际情况不符。现有的原位测试膨胀土侧向膨胀力所采用的测试仪器和元件较多，有测试膨胀土遇水膨胀产生膨胀压力的，有测试超固结水平应力的，也有测界面上接触应力的，还有测土中应力的，这些仪器和元件有土压力计、旁压仪、总压力盒、压力探头、测压计等。原位试验主要用在大型工程的实测中，它可以直接为工程实际服务，运用以上各测试仪器和元件做膨胀土原位侧向膨胀力测试虽然能得到一些合理的结果，但也存在一些问题，如测试结果受测试仪器和元件的埋设条件、耐久性等因素左右。具体地说，如电阻应变式土压力计的精度虽较高，可测量瞬间压力变化，但需要很高的绝缘性才能得可靠结果；如采用总压力盒测试时，须加工一个铲形成孔器，先用千斤顶压人成孔，再插人总压力盒才能进行裂土侧向水平应力的测试；又如压力探头，对钻孔孔径大小要求高且其与钻孔贴密度影响测试精度等等。一种适用范围宽、长期稳定性好、测量精度高的膨胀土侧向膨胀力原位测试装置亟待开发。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供了一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置，用于膨胀土原位侧向膨胀压力的长期监测，装置适用于孔径大小不同的钻孔，测量深度可直观读取，传力板紧贴钻孔壁测量精度高，装置不工作时，挡板可以保护测力不受外界恶劣环境的影响而受到损坏。
[0005]本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置，包括重力支撑座、滚轮支架、支撑轮支架、装置骨架、支撑轮、滚轮、绳子挂钩、电缆、绳子、数据采集器、中央处理计算机、打印机、电缆连接件、保护机构1、保护机构I1、电缆放置管、外固定管、固定条、位移传感器、转动架外套、转动架内部连接管、连接板、测力元件、传力板、液压缸1、孔、保护外套、气泡水平仪和传感器。
[0006]重力支撑座包括重力支承座主体和锥形支架，锥形支架有多个，均布在重力支承座主体的底端。
[0007]装置骨架包括顶盖、侧面板和底盖，侧面板有四个，并且每一个大小形状均相同，顶盖与侧面板相连接，并且顶盖位于侧面板的顶端，底盖与侧面板相连接，并且底盖位于侧面板的底端。
[0008]保护机构I包括液压缸I1、保护挡板I和导轨I，液压缸II的上端与顶盖的底端相连接，液压缸II和保护挡板I均设置在导轨I的内部，导轨I设置在侧面板上。
[0009]保护机构II包括液压缸II1、保护挡板II和导轨II，液压缸III的下端与侧面板相连接，液压缸III和保护挡板II均设置在导轨II的内部，导轨II设置在侧面板上。
[0010]重力支撑座有四个，均布在钻孔的周围，滚轮支架有四个，滚轮支架的一端与重力支撑座活动连接，滚轮支架的另一端与滚轮相连接，绳子挂钩设置在滚轮上。支撑轮支架的一端与重力支撑座活动连接，支撑轮支架的另一端与支撑轮相连接。电缆和绳子均与滚轮相接触，并且与支撑轮相接触。绳子的一端与绳子挂钩固定连接，另一端与装置骨架固定连接；电缆的一端与数据采集器相连接，另一端与电缆连接件相连接。中央处理计算机的一端与数据采集器相连接，另一端与打印机相连接。电缆连接件安装在顶盖的顶端，并且位于顶盖的中间，保护外套设置在侧面板上。电缆放置管的顶端与顶盖相连接，而底端与底盖相连接；外固定管的顶端与顶盖相连接，而底端与底盖相连接，并且电缆放置管位于外固定管的内部。液压缸I的一端与外固定管固定连接，另一端上安装有转动架外套，转动架内部连接件设置在转动架外套的内部，并且转动架内部连接件与转动架外套相接触，连接板的一端与测力元件相连接，另一端与转动架内部连接件相连接，传力板与测力元件相连接。固定条的一端与外固定管相连接，另一端上安装有位移传感器。保护机构I和保护机构II均设置在侧面板上，并且保护机构I位于保护机构II的上方。气泡水平仪安装在装置骨架上，并且位于装置骨架的底端。传感器设置在装置骨架上，并且位于气泡水平仪的上方。
[0011]作为本技术方案的进一步优化，本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置所述的装置骨架的材料为不锈钢。
[0012]作为本技术方案的进一步优化，本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置所述的每一个侧面板上的液压缸I有两个，分别位于侧面板的上端和下端，每一个液压缸I的周围均布有个固定条。
[0013]作为本技术方案的进一步优化，本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置所述的保护挡板I和保护挡板II的材料均为不锈钢。
[0014]作为本技术方案的进一步优化，本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置所述的重力支撑座的材料为铁。
[0015]本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置的有益效果为:
[0016]1、本装置在孔径大小不同的钻孔中均适用。液压缸I的设置使本装置的传力机构能在一定范围内伸缩，目的是令传力板与钻孔孔壁紧密接触，从而解决了以往测试中对钻孔孔径要求高以及由于测力元件与孔壁不贴合造成误差过大的问题；
[0017]2、本装置设有水泡水平仪和对连接板进行监测的位移传感器，对装置的平衡和连接板的角度进行动态监测，确保所得膨胀土侧向膨胀力数据的精确性；
[0018]3、本装置具有良好的长期稳定性。膨胀土原位测试作业时间长，装置的稳定性对测量精度有影响，本装置主要部件采用不锈钢制造，不工作时，挡板可以保护测力机构和位移传感器不受外界恶劣环境的影响而受到损坏，具有良好的长期稳定性；
[0019]4、本装置适用于各种不同地质膨胀土的侧向膨胀力的测量，且测量深度可随测量要求不同而直观控制，操作简便。
【附图说明】
[0020]下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
[0021]图1为本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置的结构示意图。
[0022]图2为本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置的工作状态下的结构示意图。
[0023]图3为本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置的重力支撑座I的结构示意图。
[0024]图4为本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置的装置骨架4的立体图。
[0025]图5为本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置的保护机构和位移测量机构的结构示意图。
[0026]图6为本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置的应力测量机构的结构示意图。
[0027]图7为本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置的应力测量机构的俯视图。
[0028]图8为本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置的保护机构的主视图。
[0029]图9为本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置的装置骨架4的俯视图。
[0030]图10为本发明一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置的固定条18的立体图。
[0031]图中:重力支撑座(I);重力支承座主体(1-1);锥形支架(1-2);滚轮支架(2);支撑轮支架⑶；装置骨架⑷；顶盖(4-1);侧面板(4-2);底盖(4-3);支撑轮(5);滚轮(6);绳子挂钩(7);电缆(8);绳子(9);数据采集器(10);中央处理计算机(11);打印机(12);电缆连接件(13);保护机构I (14);液压缸II (14-1);保护挡板I (14-2);导轨1(14-3);保护机构II (15);液压缸III (15-1);保护挡板II (15-2);导轨11(15-3);电缆放