一种干湿循环试验试样体变测试装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种干湿循环试验试样体变测试装置，包括支架、把手和1个以上体变测试盘，把手安装于支架的中心，体变测试盘均匀分布于支架上，体变测试盘由透水石和透明圆板构成，透明圆板固定于透水石上并且与透水石的圆心重合，透明圆板与土样接触的表面上设有1组以上XY直角坐标系，各组XY直角坐标系共原点并且原点与透水石的圆心重合，各XY直角坐标系均设于透明圆板的上表面上，所述透明圆板上均匀开设有直径不大于3mm的圆通孔；本实用新型提供的干湿循环试验试样体变测试装置可同时用于干湿循环试验和试样体积测定，结构简单、制造成本低，测定土样底面面积时测量精度高。
【专利说明】
一种干湿循环试验试样体变测试装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种非饱和土在含水量变化下试样体积变化的测定装置，属于土 工测试技术领域。
【背景技术】
[0002] -定含水量的土体，受到外力后容易变形，使其结构发生变化。土体从饱和状态到 非饱和土状态的过程中，含水量逐步减小，基质吸力增大，试样体积逐步变小。从饱和土到 非饱和土测试的过程中，试样含水量的测量通常采用天平获取，而试样体变的测量一直是 个难以解决的一个问题。
[0003] 目前，试样体变的测量方法通常有以下三种处理方法，第一种认为试样体积变化 较小，忽略试样体积前后的变化，这种方法适合在在体变非常小的情况下，但是如果体变较 大，不能忽略的时候，就显得脱离了事实;第二种方法是试样排水测量法，该方法是将试样 用橡皮膜密封，排开水的体积就是试样的体变，这种方法的前提条件是必须将试样用橡皮 膜密封，确保外部的水不能进入试样，也就是说试样密封在水环境的情况下，这种方法是可 行的。但是多数情况下试样不能处于橡皮膜密封状态，因此这种方法有一定的局限性。第三 种方法是采用游标卡尺量通过试样不同点位上的测量数据，对其平均，从而得到试样的平 均高度和平均直径，最终得出试样的体积，该方法在体积变化大的时候，方便易行，操作简 单，但是对于试样体积有微小变化但又不能忽略的时候，该方法存在一定的缺陷。由于测量 中测试的不是试样的同一点，因此不能真正反映土样高度和直径的真实变化。
[0004] 尤其在进行土样干湿循环试验时，土样随着含水量的蒸发，试样高度、试样直径均 有微小的变化，采用游标卡尺量测时，每次测量需要针对同一个测量点，但是在实际操作中 按照这一原则进行测试有一定的困难。例如:有一定含水量的土样通常呈现出塑性，因此对 土样测量点进行标注，土样标注点会变形，因此标注测定测量是不可行的；通常测量过程 中，土样将会被移动，从而使得土样前后循环测量点不一致，从而高度或者半径的变化不是 同一测点的数据变化，难以反映土样变化的真实变化，因此干湿循环试验中土样的体积变 化测量不能够反映真实的变化规律。
[0005] 因此土样体积变化的精确测量是个需要解决的难题。
【发明内容】
[0006] 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，并提供一种可同时用于干湿循环试 验和体积测定的干湿循环试验试样体变测试装置，装置结构简单、测定精度高。
[0007] 实现本实用新型目的所采用的技术方案为，一种干湿循环试验试样体变测试装 置，包括支架、把手和1个以上体变测试盘，把手安装于支架的中心，体变测试盘均匀分布于 支架上，所述体变测试盘至少包括圆形的透水石，透水石与土样接触的表面上设有1组以上 XY直角坐标系，各组XY直角坐标系共原点并且原点与透水石的圆心重合。
[0008] 所述体变测试盘由透水石和透明圆板构成，透明圆板固定于透水石上并且与透水 石的圆心重合，各XY直角坐标系均设于透明圆板的上表面上，所述透明圆板上均匀开设有 直径不大于3mm的圆通孔，透明圆板的厚度为0.3mm~0.5_。
[0009] 所述透水石的圆心上设有凹孔，透明圆板的下表面上设有与凹孔形状相同的凸 台，凸台与凹孔间隙配合，凸台的高度小于凹孔的孔深。
[0010] 由上述技术方案可知，本实用新型提供的干湿循环试验试样体变测试装置，主体 由支架、把手和1个以上体变测试盘构成，试验用的土样放置于体变测试盘上，体变测试盘 通过支架支撑，把手用于将支架整体放入饱和试验缸中或将支架从饱和试验缸中提出，体 变测试盘主体为干湿循环试验时必须使用的透水石，透水石设置多组共原点的XY直角坐标 系用于测定土样底面面积，土样为实心不透明固体，其圆心与透水石的圆心往往难以重合， 本实用新型通过设置多组XY直角坐标系，土样与各XY直角坐标系均形成4个交点，通过4个 交点的刻度值可计算土样的圆心坐标以及土样的底面面积，体积测定对土样放置透水石上 时的位置不做要求，本实用新型通过设置多组XY直角坐标系，测定结果取其平均值，因此测 定结果准确性高；由于土样的饱和处理和烘干处理均在透水石上进行，测量过程中不需要 拿下土样，即进行干湿循环试验时土样与透水石始终不分离，因此可确保测点的一致性，其 测定结果更接近于土样真实体积。
[0011] 刻度可直接设置于透水石上，也可设置于透明圆板上，透明圆板通过凸台与凹孔 间隙配合固定于透水石上，通过内部开设的圆通孔实现毛细作用，对置于其上的土样进行 饱和，凸台与凹孔配合保证透明圆板不会滑落，凸台高度小于凹孔的孔深，确保透明圆板可 依靠自重稳定固定在透水石上。
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型提供的干湿循环试验试样体变测试装置的结构示意图。
[0013]图2为实施例1中体变测试盘的结构示意图。
[0014]图3为实施例2中透明圆板的结构示意图。
[0015]图4为实施例2中体变测试盘的全剖视图。
[0016] 其中，1-支架，2-把手，3-体变测试盘，31-透水石，311-凹孔，32-XY直角坐标系， 33-透明圆板，331-圆通孔，332-凸台。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细具体说明，本实用新型的内容不局 限于以下实施例。
[0018] 实施例1:本实施例提供的干湿循环试验试样体变测试装置，其结构如图1所示，包 括支架1、把手2和1个以上体变测试盘3,把手2安装于支架的中心1，体变测试盘3均匀分布 于支架上，参见图2,所述体变测试盘至少包括圆形的透水石31，透水石与土样接触的表面 上设有1组以上XY直角坐标系32,各组XY直角坐标系共原点并且原点与透水石的圆心重合。
[0019] 实施例2:本实施例提供的干湿循环试验试样体变测试装置，其结构如图1所示，包 括支架1、把手2和1个以上体变测试盘3,把手2安装于支架的中心1，体变测试盘3均匀分布 于支架上，参见图4,所述体变测试盘由透水石31和透明圆板33构成，透明圆板33固定于透 水石31上并且与透水石的圆心重合，透水石的圆心上设有凹孔311，透明圆板的下表面上设 有与凹孔形状相同的凸台332,凸台与凹孔间隙配合，凸台的高度小于凹孔的孔深，参见图 3,透明圆板33与土样接触的表面上设有1组以上XY直角坐标系32,各组XY直角坐标系共原 点并且原点与透水石的圆心重合，透明圆板上均匀开设有直径不大于3mm的圆通孔331，透 明圆板的厚度为〇. 3mm~0.5mm。
[0020] 应用实施例1提供的干湿循环试验试样体变测试装置进行干湿循环试验和土样体 积测定，步骤如下：
[0021] (1)在透水石上沿直径方向均匀设置N组XY直角坐标系，N2 1，N组XY直角坐标系共 原点并且原点均与透水石的圆心〇重合，将内置土样的环刀放置于透水石带刻度的表面上， 土样与各XY直角坐标系均形成4个交点，将各透水石置于支架上；
[0022] (2)进行干湿试验，通过把手将支架整体放入饱和试验缸中，对土样循环进行饱和 处理，随后提出支架整体使试样中的水分自然蒸发，随着时间的推移，土样体积逐渐收缩并 且与环刀脱离，随后取下环刀，以一定时间间隔测定土样体积，体积测定的具体内容为： [0023] (2-1)通过数显高度仪测定土样上与各交点相对应部位的高度，取高度的平均值 作为土样的高度hj，其中j为第η次干湿循环中的高度测量次数，j 2 1;
[0024] (2-2)记录4个交点所对应的刻度值Xij、Xij '、Yij和Yij '，其中 Xij 2 0 2 Xij '，Yij 2 0 2 Yij'，i为XY直角坐标系的编号，N2 i 2 1，计筧土样的底面面积Si，计筧公式为
[0025] (2-3)计算土样的体积Vj，计算公式为Vj = hj*Sj，环刀的容积即为土样的初始体积 Vo；
[0026] (3)重复步骤(2)，进行下一循环干湿试验。
【主权项】
1. 一种干湿循环试验试样体变测试装置，其特征在于:包括支架、把手和1个以上体变 测试盘，把手安装于支架的中心，体变测试盘均匀分布于支架上，所述体变测试盘至少包括 圆形的透水石，透水石与土样接触的表面上设有1组以上XY直角坐标系，各组XY直角坐标系 共原点并且原点与透水石的圆心重合。2. 根据权利要求1所述的干湿循环试验试样体变测试装置，其特征在于:所述体变测试 盘由透水石和透明圆板构成，透明圆板固定于透水石上并且与透水石的圆心重合，各XY直 角坐标系均设于透明圆板的上表面上，所述透明圆板上均匀开设有直径不大于3mm的圆通 孔，透明圆板的厚度为0.3mm~0.5_。3. 根据权利要求2所述的干湿循环试验试样体变测试装置，其特征在于:所述透水石的 圆心上设有凹孔，透明圆板的下表面上设有与凹孔形状相同的凸台，凸台与凹孔间隙配合， 凸台的高度小于凹孔的孔深。
【文档编号】G01F22/00GK205538604SQ201620260013
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】时红莲, 胡新丽, 赵佳宾, 韩艳玲
【申请人】中国地质大学（武汉）