恒体积法测量膨胀力的膨胀仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩土工程试验仪器，尤其是测量膨胀力，具体涉及一种恒体积法测量膨胀力的膨胀仪，适用于有膨胀性的土壤。
【背景技术】
[0002]膨胀土在我国十几个省市都有分布，分布范围很广。近年来，随着国民经济的发展，我国工程建设越来越多，在高速公路和渠道的建设过程中遇到膨胀土问题越来越突出，常常会造成路基变形和边坡失稳等工程灾害，因此，如何准确测量膨胀土的膨胀力具有非常重要的意义。
目前的膨胀力测量方法有:膨胀反压法、平衡加压法、加压膨胀法以及恒体积法。膨胀反压法与加压膨胀法并不符合膨胀力测试的定义，即土体吸水过程中保持土体体积不变。而平衡加压法虽然接近其定义，但实际操作中很难控制，因为膨胀过程中难以确定到底施加多少荷载才刚好平衡其体积。然而很多研究发现非饱和土只有在体积不变的条件下测得的膨胀力才具有物理意义和实用价值;鉴于现有恒体积法的测量方法难以达到体积不变，测量值偏大或偏小。
[0003]本发明提供的膨胀仪能保持试样体变可以忽略不计的，并利用高精度压力传感器改进非饱和土膨胀力测量的方法，为测量膨胀力提供一条新的途径，为解决岩土工程问题提供信任可靠的依据。相比其他几种膨胀力测量方法，恒体积法更接近其实际的膨胀力，更能保证试验结果的准确性与实用性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种恒体积法测量膨胀力的膨胀仪，即在保持土体体积不变情况下测量其膨胀力，适用于各类具有膨胀性土壤的膨胀力测试。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
本膨胀仪包括被测对象一一土样；
设置有固定系统和测量系统；
土样置于固定系统中；
固定系统与测量系统连接；
所述的固定系统包括固定底座、圆形钢柱、带孔方形横梁、旋钮、下透水石、上透水石、环刀固定筒、环刀、螺帽和垫片；
所述的固定底座是一种金属圆块，沿其中心轴线，从下到上，依次设置有储存室、小圆形凹槽和大圆形凹槽;在固定底座左右两边分别垂直设置有安装孔;在固定底座前后两边分别水平设置有进气孔和出气孔；
所述的圆形钢柱其顶端设置有螺杆；
所述的带孔方形横梁是一种钢质方柱，其两侧设置有安装孔，安装孔为内螺环且与螺杆适配，中间孔洞为内螺环且与螺杆适配；
所述的旋钮设置有螺杆和螺杆固定环，螺杆固定环是一种金属圆环，其内孔为螺环且与螺杆适配；
所述的环刀固定筒是一种用来固定环刀的钢质圆筒，其外径与大圆形凹槽适配，内径与环刀的外径适配，高度大于或等于环刀；
所述的环刀是一种实验室通用的钢质仪器，其内径为61.8mm，高度为20mm或者40mm; 其位置和连接关系是:
固定底座和两根圆形钢柱通过安装孔相连，带孔方形横梁套于圆形钢柱上方的螺杆上，垫片和螺帽先后置于带孔方形横梁之上，并套在螺杆上，下透水石置于底座的小圆形凹槽内，环刀固定筒置于大圆形凹槽内并在下透水石上，环刀置于环刀固定筒内，土样设置在环刀内，上透水石置于土样上，旋钮的螺杆垂直插入在带孔方形横梁中间孔洞内，螺杆固定环套在旋钮的螺杆上；
所述的测量系统包括压力传感器、数显表、计算机和千分表；
其位置和连接关系是:
压力传感器水平放置于上透水石之上，压力传感器顶端的压力帽与旋钮的螺杆的底端紧密接触，并对准其中心;压力传感器、数显表和计算机依次连接，千分表竖直安放在旋钮顶端的中心。
[0006]与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果:
①恒体积:利用固定支座与钢柱提供一个限制空间，方形钢柱上面的旋钮可上下移动从而调节固定的高度，这就不管试样高度多高，都能保证压力传感器与上面的螺杆刚好接触，保证了土样在整个试验过程中体积不变。
[0007]②高精度:本发明所采用的压力传感器具有精度高、量程大、外形小，自重小、价格便宜等综合优点，另外压力传感器底面平整，便于安放于土样上面的透水石，这就大大提高了本发明的实用性。
[0008]③宽范围:固定底座开设有横向的小孔，外接软管，可通气，可通水，这就使本发明既适用于测量土样浸水过程中的膨胀力变化，又适用于测量环境湿度条件变化下的膨胀力变化，同时也适用于温度控制下的膨胀力测试，大大增加了本发明的使用范围。
[0009]④结构好:相对于现有的技术而言，整套装置体积小、重量轻、精度高、造价低，并且结构简单、安装便捷、操作简便、数据显示直观。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的结构示意图；
图2是固定底座的结构不意图；
图中:
00一土样；
10一固定系统，
11 一固定底座，
111一进气孔，112—出气孔，113—安装孔，114一储存室，
1151—小圆形凹槽，1152—大圆形凹槽， 12—圆形钢柱，
121—螺杆，
13—带孔方形横梁，
14一旋钮，
141一螺杆固定环，142一螺杆，
151—下透水石，152一上透水石，
16—环刀固定筒，
17—环刀，
Ml—螺帽，
Dl—垫片；
20—测量系统，
21 —压力传感器，
22—数显表，
23 一计算机，
24—千分表。
【具体实施方式】
[0011 ]下面结合附图和实施例详细说明:
一、膨胀仪的结构 1、总体
如图1，本膨胀仪包括被测对象一一土样00;
设置有固定系统10和测量系统20;
土样00置于固定系统10中；
固定系统10与测量系统20连接。
[0012]2、功能部件
O)土样 00
土样00为原状样、压实样、击实样或泥浆样。
[0013]I)固定系统10
如图1、2，固定系统1包括固定底座11、圆形钢柱12、带孔方形横梁13、旋钮14、下透水石151、上透水石152、环刀固定筒16、环刀17、螺帽Ml和垫片Dl;
所述的固定底座11是一种金属圆块，沿其中心轴线，从下到上，依次设置有储存室114、小圆形凹槽1151和大圆形凹槽1152;在固定底座左右两边分别垂直设置有安装孔113;在固定底座前后两边分别水平设置有进气孔111和出气孔112;
所述的圆形钢柱12其顶端设置有螺杆121;
所述的带孔方形横梁13是一种钢质方柱，其两侧设置有安装孔，安装孔为内螺环且与螺杆121适配，中间孔洞为内螺环且与螺杆142适配；
所述的旋钮14设置有螺杆142和螺杆固定环141，螺杆固定环141是一种金属圆环，其内孔为螺环且与螺杆142适配；
所述的环刀固定筒16是一种用来固定环刀的钢质圆筒，其外径与大圆形凹槽1152适配，内径与环刀17的外径适配，高度大于或等于环刀17;
所述的环刀17是一种实验室通用的钢质仪器，其内径为61.8mm，高度为20mm或者40mm; 上述其他功能部件均为通用件；
其位置和连接关系是:
固定底座11和两根圆形钢柱12通过安装孔113相连，带孔方形横梁13套于圆形钢柱12上方的螺杆121上，垫片Dl和螺帽Ml先后置于带孔方形横梁13之上，并套在螺杆121上，下透水石151置于底座11的小圆形凹槽1151内，环刀固定筒16置于大圆形凹槽1152内并在下透水石151上，环刀17置于环刀固定筒16内，土样00设置在在环刀17内，上透水石152置于土样00上，旋钮14的螺杆1