自动测定收缩仪的制作方法

本实用新型涉及土木工程土工试验领域，具体涉及关于自动采集天然风干状况下，环刀样的自动测定收缩仪，特别适用于孔隙比大，土体构造不均匀，含水率大等收缩系数大的土样。

背景技术：

非黄土类土体，均具有吸水膨胀失水收缩的特性，而土体收缩与膨胀会直接影响地基的变形量，而地基的胀缩变形会直接影响上部建筑物的安全性，因此准确地得到收缩率，会为地基设计施工提供有效的信息。收缩系数是指环刀土样在直线收缩阶段含水量每减少1%的竖向线缩率，因此，得到线缩率主要是通过测量轴向变形、径向变形和土样质量。三者中任意一个数值的误差，都会导致最终结果的错误。传统的收缩仪由一个百分表和底座构成，每隔一段时间，读一次百分表数值，然后将土样取出在天平上秤量质量，然后再将该土样放回仪器内，调整百分表数值至之前读数处。这样的测量方法有很多环节容易产生误差。首先，对于含水率较高的样品，在移动的过程中，由于材质较软，容易发生非收缩性变形，影响最后变形总量的判断；其次，对于孔隙比较大的土样，土质较为松散，在移动的过程中会发生颗粒掉落的情况，减小了土样质量，同时增加了含水率；在放回土样调整百分表读数的过程中，由于人眼判断数值的误差，导致了百分表无法回到取样之前的数值，产生误差；最后，土体的收缩速度受到大气温度和湿度的影响，读数间隔时长不定，人工无法做到准确在竖向收缩率达到1%的竖向线缩率时读数。除了以上因素外，还有数据误读，以及误记等其余因素造成数据的不准确。

实际地下土层中土结构不均匀，收缩各向异性，因此用测量某点上的数据代替整个径向的收缩是不准确且不具有代表性。因此，需要研制一款能够准确了解土样收缩特性的收缩仪。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供的自动测定收缩仪，适用于测量各种情况下的土样的收缩系数。

实现本实用新型目的的技术方案是：

自动测定收缩仪，包括被测对象--土样；

设置有仪器架体和测量系统；

土样置于仪器架体中；

仪器架体与测量系统通过构件相连接；

所述仪器架体包括底座、第一圆柱、第二圆柱、圆形钢板、圆片、平头手拧螺丝；

所述的底座中心位置设有方形凹槽；在底座前端水平中心位置设有水平珠，底座后端水平中心位置设有凹槽；在底座左右水平中心位置设有固定孔；在底座四个角位置设有安装孔；

所述圆形钢板中设有第一圆形凹槽、第二圆形凹槽、引水槽、圆形通孔；

第一圆柱设有圆柱形凸起；

底座与平头手拧螺丝通过安装孔固定，底座与第一圆柱、第二圆柱通过固定孔相连，圆形钢板与第一圆柱、第二圆柱通过圆形通孔相连；

所述测量系统包括荷重传感器、位移传感器、不锈钢尺、百分表、第一数显表、第二数显表、计算机、第一固定螺钉、第二固定螺钉；

不锈钢尺从右至左依次设有圆孔、第一通孔、第二通孔、刻度尺、内螺纹连接头、橡皮胶头；

所述荷重传感器放在方形凹槽内，圆形钢板置于荷重传感器上，荷重传感器与第二数显表通过导线连接，位移传感器水平位置与第一圆柱通过第一固定螺钉固定，位移传感器与第一数显表通过导线连接，百分表与第二圆柱通过第二固定螺钉固定，百分表与内螺纹连接头一端连接，内螺纹连接头另一端连接刻度尺，刻度尺环绕土样一周后先从第一通孔穿出，再通过第二通孔固定，圆柱形凸起穿过圆孔后用橡皮胶头固定。

固定孔与第一圆柱、第二圆柱相配适，安装孔与平头手拧螺丝相配适，圆形通孔与第一圆柱、第二圆柱相配适，圆孔与圆柱形凸起配适。

圆片置于土样上。

方形凹槽与荷重传感器相配适。

第一数显表和第二数显表与计算机通过导线连接。

所属百分表为电子百分表，电子百分表与计算机通过导线连接。

所述凹槽用于走线。

所述水平珠用于调节仪器架体的水平。

本实用新型与现有技术相比，其优点在于：

1.数显式位移传感器代替传统百分表，用数显代替人眼估读，大大减少了估读数据的不准确性；

2.横向变形利用周长换算，以线带点，测量所得变形更具代表性和参考价值；

3.在底座上增加一个荷重传感器，使灵敏度更高，且不用移动土样也能够得到质量随时间的变化量，从而得到含水率；

4.所有数据传至装有控制器的计算机，解决了在非工作时间需要读数的问题；

5.该设备操作简单，无需专业能力，只需固定操作程序，便可得到精确的收缩系数。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是底座示意图；

图3是圆形钢板示意图；

图4是不锈钢尺结构示意图；

图5是百分表安装示意图；

图6是位移传感器安装示意图。

图中：

00.土样 10.仪器架体 11.底座 111.水平珠 112.方形凹槽 113.凹槽 114.固定孔 115.安装孔 12.第一圆柱 13.第二圆柱 14.圆形钢板 141.第一圆形凹槽 142.第二圆形凹槽 143.引水槽 144.圆形通孔 15.圆片 16.平头手拧螺丝 20.测量系统 21.荷重传感器 22.位移传感器 23.不锈钢尺 231.圆孔 232.第一通孔 233.第二通孔 234.刻度 235.内螺纹连接头 236.橡皮胶头 24.百分表 25.第一数显表 26.计算机 27.第一固定螺钉 28.第二数显表 29.第二固定螺钉。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的内容作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

参照图1—图6，自动测定收缩仪，包括被测对象--土样00；

设置有仪器架体10和测量系统20；

土样00置于仪器架体10中；

仪器架体10与测量系统20连接；

土样00为原状样、重塑样；

所述仪器架体10包括底座11、第一圆柱12、第二圆柱13、圆形钢板14、圆片15、平头手拧螺丝16；

所述的底座11中心位置设有方形凹槽112；在底座11前端水平中心位置设有水平珠111，底座11后端水平中心位置设有凹槽113；在底座11左右水平中心位置设有固定孔114；在底座11四个角位置设有安装孔115；

所述圆形钢板14中设有第一圆形凹槽141、第二圆形凹槽142、引水槽143、圆形通孔144；

第一圆柱12设有圆柱形凸起121；

底座11与平头手拧螺丝16通过安装孔115固定，底座11与第一圆柱12、第二圆柱13通过固定孔114相连，圆形钢板14与第一圆柱12、第二圆柱13通过圆形通孔144相连；

所述测量系统20包括荷重传感器21、位移传感器22、不锈钢尺23、百分表24、第一数显表25、第二数显表28、计算机26、第一固定螺钉27、第二固定螺钉29；

不锈钢尺23从右至左依次设有圆孔231、第一通孔232、第二通孔233、刻度尺234、内螺纹连接头235、橡皮胶头236；

荷重传感器21放在方形凹槽112内，圆形钢板置于荷重传感器21上，荷重传感器21与第二数显表28通过导线连接，位移传感器22水平位置与第一圆柱12通过第一固定螺钉27固定，位移传感器22与第一数显表25通过导线连接，百分表24与第二圆柱13通过第二固定螺钉29固定，百分表24与内螺纹连接头235一端连接，内螺纹连接头235另一端连接刻度尺234，刻度尺234环绕土样00一周后先从第一通孔232穿出，再通过第二通孔233固定，圆柱形凸起121穿过圆孔23后用橡皮胶头236固定。

固定孔114与第一圆柱12、第二圆柱13相配适，安装孔115与平头手拧螺丝16相配适，圆形通孔144与第一圆柱12、第二圆柱13相配适，圆孔231与圆柱形凸起121配适。

圆片15置于土样00上。

方形凹槽112与荷重传感器21相配适。

第一数显表25和第二数显表28与计算机26通过导线连接。

工作机理

1.利用水平珠111，将仪器架体10调平，土样00上方用圆片15覆盖，下部用圆形钢板14可以最大程度的使土样接触空气。由于土样下部无法自由移动，因此竖向收缩可以通过位移传感器22得到。

2.荷重传感器21承受土样00、圆形钢板14、和圆片15的重量，除土样00以外其余构件重量均不受温度和湿度影响，因此荷重传感器21测量到的重量的增减均仅有土样00失水导致，重量减少部分为蒸发水量，从而间接得到含水率的变化。

3.伸长的百分表24自身带有一个微小的拉力，能够使促使指针回到零点，百分表24固定后拉长后与不锈钢尺23连接，会给予不锈钢尺23一个微小的拉力，拉力大小不会促使土样00收缩，但当土样00的径向尺寸减小，不锈钢尺23由于受到拉力的作用收紧，不锈钢尺拉出的长度等于土样00径向收缩的周长，利用公式便可计算出径向收缩长度。

使用方法

1.检查仪器各零件完好无损，并保证整套仪器的清洁度。将底座11放置在试验台上，将平头手拧螺丝16固定在安装孔115后，将仪器架体的水平角度调整至水平珠111在中心位置即可。而第一圆柱12、第二圆柱13竖直固定在固定孔114中；荷重传感器21放在方形凹槽112内；圆形钢板14同时穿过第一圆柱12、第二圆柱13，使圆形钢板14与荷重传感器21紧密结合。

2.将土样00水平放置于第二圆形凹槽142内；套上不锈钢尺23，不锈钢尺23的刻度尺234环绕土样00一周后先从第一通孔232穿出，再通过第二通孔233固定，内螺纹连接头235一端与百分表24连接，圆柱形凸起121穿入圆孔231，再由橡皮胶头236固定。

3.将圆片15放于土样00之上，位移传感器22的感应头与圆片15相接触，为保证接触良好，可以用手指轻敲，直至第一数显表25数字变化小于0.01即可。

4.为了保障百分表24能够给予不锈钢尺23一个较小的力，拉伸百分表24，使百分表24的小指针逆时针旋转一周，小指针指向至8~9之间。随后将百分表24长指针、位移传感器、荷重传感器全部使连接的数显表显示为0。