一种用于测定土壤冻融膨胀压力及位移的实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测定土壤的实验装置，特别涉及一种用于测定土壤冻融膨胀压力及位移的实验装置。
【背景技术】
[0002]我国是世界上水土流失最严重的国家之一，水土流失会造成土地被冲毁，耕田被破坏，以及河道堵塞等问题，因此对于水土流失机理的研究极为重要。水土流失源于土壤侵蚀，而土壤侵蚀主要包括面蚀和沟蚀，沟蚀的水动力条件不同于面蚀，沟蚀是股流造成的土壤侵蚀，与片状水流相比，其侵蚀力更强，因此研究沟蚀的侵蚀机理对探索土壤侵蚀机理有着重要意义。
[0003]土壤冻融膨胀作用指在高寒地区，由于温度变化而导致土壤中水分发生相变，从而导致土壤体积发生变化，造成土壤结构破坏和形状改变，从而影响土壤的可蚀性。
[0004]为研究土壤在冻融作用影响下的切沟侵蚀机理，要对其冻融膨胀作用引起的位移和压力进行测定，切沟侵蚀很重要的组成部分是切沟边壁的侵蚀过程；而切沟边壁的土壤在由于冻融膨胀作用而破坏结构后，其抵抗侵蚀力度能力急剧降低，而一旦土壤被冲刷而脱离切沟边壁，会在重力作用下脱离边壁。要对这个过程定量研究，就必须要测定土壤冻融膨胀作用对切沟(切沟是沟的分类中的一种，是一种土壤侵蚀剧烈的沟)边壁土壤可蚀性的影响，因此需要测定土壤冻融膨胀作用侧向位移和压力。
[0005]现有的关于土壤冻融膨胀位移和压力的测定装置，全部是测定土壤冻融膨胀垂向(即与地面垂直方向)位移和压力的装置，不能测定土壤冻融膨胀的侧向位移和压力，从而不能够有效地进行交替冻融作用在切沟侵蚀中贡献的剥离。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于测定土壤冻融膨胀压力及位移的实验装置。该装置能够测定土壤冻融膨胀所引起的侧向位移，也能够测定土壤冻融膨胀对边壁造成的侧向压力，并且用该实验装置开展模拟实验，更接近天然冻胀条件，有利于深入研究土壤冻融膨胀条件下的切沟侵蚀问题。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案:
[0008]—种用于测定土壤冻融膨胀压力及位移的实验装置，所述实验装置包括一箱体，所述箱体包括左侧板、右侧板、前面板和底板；
[0009]所述箱体内设置有与所述前面板呈对应设置的移动板，该移动板板体与所述前面板板体呈平行设置，所述移动板的前板面与所述箱体的前面板之间构成用于放置土壤的腔室；
[0010]所述移动板的后板面上固定设置有一轴杆，所述箱体上固设有与所述轴杆相匹配对应的轴承，所述轴杆穿设在轴承中；通过轴杆与轴承的配合，所述移动板可沿轴杆的轴线方向移动；
[0011]所述实验装置还包括用于测量移动板移动距离的标尺，及固定设置在所述箱体上且与所述轴杆自由端相对应的压力传感器。
[0012]所述标尺通过一安装架固定在所述箱体上，标尺上的移动滑块通过一支架与移动板固定，从而实现通过标尺滑块的移动位移得到土壤冻融膨胀位移的测定。
[0013]进一步的，所述移动板的顶面边缘处设有向后弯折的折边，所述折边的两端分别设有支撑轮轨，两个支撑轮轨分别匹配对应的架设在所述左侧板的顶面边缘上和所述右侧板的顶面边缘上。
[0014]本实用新型这样的设计能够有效的分担所述移动板及与其相连的轴杆对轴承的压力，从而保证减小轴杆与轴承之间的摩擦力，保证移动板能够自由活动，从而实现实验装置的精确测定。
[0015]进一步的，所述轴杆设置在所述移动板板体的中心位置。轴杆固定在移动板板体中心位置，能够保证移动板的平衡，而从避免移动板发生侧向的旋转，影响实验结果。
[0016]进一步的，所述底板上设有排水孔，其用于避免箱体内积水影响实验数据等的问题的出现。
[0017]进一步的，所述箱体上还设置有用于固定移动板位置的架体；在所述架体上开设有一条形槽，所述条形槽内穿设有一螺杆，该螺杆的一端与所述移动板固接，另一端上设有旋紧螺母。
[0018]本实用新型这样的设计，是考虑到了在装填土壤的过程中，为了避免移动板的移动，需要对其进行固定；而拧紧螺杆上的旋紧螺母能够起到对移动板的固定，从而实现装填土壤过程中保持移动板稳定的效果。
[0019]进一步的，所述压力传感器通过一安装座与所述箱体固接。
[0020]本实用新型的工作过程如下:
[0021]首先，拧紧螺杆上的旋紧螺母，固定移动板的位置；
[0022]下一步，在箱体中按照实验要求填入需要的土壤；
[0023]下一步，固定标尺或压力传感器，能够分别测量位移或压力；
[0024]下一步，将本装置放入低温冷冻箱中，并旋松螺杆上的旋紧螺母，使土壤进行冻结；
[0025]在这个过程中，标尺或压力传感器连接的数据采集仪能够连续记录位移或压力数据。
[0026]本实用新型与现有技术相比，具有如下积极有益的效果:
[0027]1、本实用新型能够实现测定土壤冻融膨胀的侧向位移和侧向压力，从而研究土壤冻融膨胀侧向变化，为研究冻土区切沟侵蚀机制提供设备基础，为剥离冻融作用对切沟侵蚀的影响提供可能。
[0028]2、本实用新型测定侧向位移和压力，与现有垂向装置相比，能够提高对切沟侵蚀机理研究的模拟精度。
[0029]3、本实用新型体积较小，实验需要的土壤更少，这样用于实验所耗费的能源相对更少，因此本实用新型不仅能够实验效率更高，而且能够减少能源的耗费。
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型结构示意图。
[0031]图2为本实用新型的结构俯视图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】。
[0033]如图1、2所示，一种用于测定土壤冻融膨胀压力及位移的实验装置，所述实验装置包括一箱体I，所述箱体I包括左侧板11、右侧板12、前面板13和设有排水孔141的底板14 ；
[0034]所述箱体I内设置有与所述前面板13呈对应设置的移动板2，该移动板2板体与所述箱体I的前面板13板体呈平行设置，所述移动板2的前板面与所述箱体I的前面板13之间构成用于放置土壤的腔室3 ;所述移动板2的顶面边缘处设有向后弯折的折边21，所述折边21的两端分别设有支撑轮轨22，两个支撑轮轨22分别匹配对应的架设在所述左侧板11的顶面边缘上和所述右侧板12的顶面边缘上。
[0035]所述移动板2的后板面上固定设置有一轴杆4，所述轴杆4设置在所述移动板2板体的中心位置；所述箱体I上固设有与所述轴杆4相匹配对应的轴承5，所述轴杆4穿设在轴承5中；通过轴杆4与轴承5的配合，所述移动板2可沿轴杆4的轴线方向移动。
[0036]所述实验装置还包括用于测量移动板2移动距离的标尺(图中未示出)，及固定设置在所述箱体I上且与所述轴杆4自由端相对应的压力传感器(图中未示出)，所述压力传感器通过一安装座6与所述箱体I固接；所述标尺通过一安装架7固定在所述箱体I上，标尺上的移动滑块通过一支架71与移动板2固定，通过标尺滑块的移动位移得到土壤冻融膨胀位移的测定。
[0037]进一步的，所述箱体I上还设置有用于固定移动板2位置的架体8，该架体8的一端与所述箱体I固定；在所述架体8上开设有一条形槽81，所述条形槽81内穿设有一螺杆82，该螺杆82的一端与所述移动板2固接，另一端上设有旋紧螺母83。
[0038]本文中所采用的描述方位的词语“上”、“下”、“左”、“右”等均是为了说明的方便基于附图中图面所示的方位而言的，在实际装置中这些方位可能由于装置的摆放方式而有所不同。
[0039]综上所述，本实用新型所述的实施方式仅提供一种最佳的实施方式，本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本实用新型所揭示的内容而作各种不背离本发明创作精神的替换及修饰；因此，本实用新型的保护范围不限于实施例所揭示的技术内容，故凡依本实用新型的形状、构造及原理所做的等效变化，均涵盖在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种用于测定土壤冻融膨胀压力及位移的实验装置，其特征在于:所述实验装置包括一箱体，所述箱体包括左侧板、右侧板、前面板和底板； 所述箱体内设置有与所述前面板呈对应设置的移动板，该移动板板体与所述前面板板体呈平行设置，所述移动板的前板面与所述箱体的前面板之间构成用于放置土壤的腔室； 所述移动板的后板面上固定设置有一轴杆，所述箱体上固设有与所述轴杆相匹配对应的轴承，所述轴杆穿设在轴承中； 通过轴杆与轴承的配合，所述移动板可沿轴杆的轴线方向移动； 所述实验装置还包括用于测量移动板移动距离的标尺，及固定设置在所述箱体上且与所述轴杆自由端相对应的压力传感器。2.根据权利要求1所述的一种用于测定土壤冻融膨胀压力及位移的实验装置，其特征在于:所述移动板的顶面边缘处设有向后弯折的折边，所述折边的两端分别设有支撑轮轨，两个支撑轮轨分别匹配对应的架设在所述左侧板的顶面边缘上和所述右侧板的顶面边缘上。3.根据权利要求1所述的一种用于测定土壤冻融膨胀压力及位移的实验装置，其特征在于:所述轴杆设置在所述移动板板体的中心位置。4.根据权利要求1所述的一种用于测定土壤冻融膨胀压力及位移的实验装置，其特征在于:所述底板上设有排水孔。5.根据权利要求1所述的一种用于测定土壤冻融膨胀压力及位移的实验装置，其特征在于:所述箱体上还设置有用于固定移动板位置的架体； 在所述架体上开设有一条形槽，所述条形槽内穿设有一螺杆，该螺杆的一端与所述移动板固接，另一端上设有旋紧螺母。6.根据权利要求1所述的一种用于测定土壤冻融膨胀压力及位移的实验装置，其特征在于:所述压力传感器通过一安装座与所述箱体固接。
【专利摘要】本实用新型公开一种用于测定土壤冻融膨胀压力及位移的实验装置，包括一箱体，箱体内设置有移动板，所述移动板的前板面与箱体的前面板之间构成用于放置土壤的腔室；移动板的后板面上固定设置有一轴杆，箱体上固设有与轴杆相匹配对应的轴承，轴杆穿设在轴承中；通过轴杆与轴承的配合，所述移动板可沿轴杆的轴线方向移动；所述实验装置还包括用于测量移动板移动距离的标尺，及固定设置在所述箱体上且与所述轴杆自由端相对应的压力传感器。本实用新型能够测定土壤冻融膨胀所引起的侧向位移，也能够测定土壤冻融膨胀对边壁造成的侧向压力，并且用该实验装置开展模拟实验，更接近天然冻胀条件，有利于深入研究土壤冻融膨胀条件下的切沟侵蚀问题。
【IPC分类】G01B5/02, G01L5/00, G01N25/14
【公开号】CN204855426
【申请号】CN201520555061
【发明人】张科利, 刘宏远, 刘亮
【申请人】北京师范大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月28日