一种适用于细观结构观测的相对密度仪的制作方法

本实用新型涉及室内土工试验技术领域，具体涉及一种适用于细观结构观测的相对密度仪。

背景技术：

按照《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)中的有关规定，可使用相对密度仪获取最大粒径小于5mm的岩土材料的最大干密度。由于试样桶为不透明的金属体，我们仅能在试验结束后测得桶内土样的最大干密度，不能观察到试验过程中桶内土样细观结构的变化，为从细观方面对土样密实度增大的原因进行探讨，我们需要一种适用于细观结构观测的相对密度仪。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种适用于细观结构观测的相对密度仪，该相对密度仪结构简单，操作方便，能够有效捕捉试验前后及过程中土体细观结构的变化。

实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为：

一种适用于细观结构观测的相对密度仪，包括压块、试样桶、套桶和底座，还包括摄像机和支架，试样桶包括底板和桶体，桶体底部固定于底板上，桶体的横截面呈弓形，桶体具有第一弧形侧壁和第一竖直平面侧壁，第一弧形侧壁顶部外侧沿圆周方向设有第一弧形凹槽，第一竖直平面侧壁呈光学透明状，套桶的横截面呈弓形，套桶具有第二弧形侧壁和第二竖直平面侧壁，第二竖直平面侧壁呈光学透明状，第二弧形侧壁底部内侧设有第二弧形凹槽，第一弧形凹槽与第二弧形凹槽在桶体轴向上的高度相同，第一弧形侧壁顶部插入第二弧形凹槽中，第二弧形侧壁底部插入第一弧形凹槽中，第一竖直平面侧壁与第二竖直平面插接咬合，桶体的内径与套桶的内径相同，压块的横截面呈弓形，压块的直径与桶体的内径相同，试样桶上设有刻度线，刻度线水平或者竖直设置，刻度线所在的平面与第一竖直平面侧壁所在的平面平行，摄像机安装于支架上，摄像机与第一竖直平面侧壁的中央正相对，第一竖直平面侧壁和刻度线均在摄像机摄像范围内。

试样桶为对称结构，试样桶还包括连接条，连接条与第一竖直平面侧壁底部连接，连接条与第一竖直平面侧壁整体呈T型，底板呈弓形，连接条固定于底板弦所在的侧壁上。

压块、套桶和桶体的横截面均呈半圆弓形，底板呈半圆弓形，连接条呈方形。

刻度线设置于第一竖直平面侧壁外表面竖直方向的边沿上，刻度线竖直设置。

连接条与第一竖直平面侧壁为一体式结构。

第一竖直平面侧壁竖直方向的两侧设有均匀排列的螺纹孔，第一竖直平面侧壁通过螺栓固定于第一弧形侧壁上，第二竖直平面侧壁竖直方向的两侧设有均匀排列的螺纹孔，第二竖直平面侧壁通过螺栓固定于第二弧形侧壁上，连接条上设有均匀排列的螺纹孔，连接条通过螺栓固定于底板上。

套桶的外径与桶体外径相同。

与现有技术相比，本实用新型的优点与有益效果在于：

该相对密度仪结构简单，制作成本低，且能观察到试验前后及过程中土样内部细观结构的变化，有助于从细观层次上加深对土体密实度增大过程和原因的认识，从而为分析土样在击实能作用下密实度增大的原因提供一种新的途径。

附图说明

图1为适用于细观结构观测的相对密度仪的结构示意图。

图2为试样桶的结构示意图。

图3为套桶的结构示意图。

图4为试样桶与套桶的装配图。

其中，1-压块、2-试样桶、3-套桶、4-底座、5-刻度线、6-摄像机、7-支架、8-底板、9-桶体、10-第一弧形侧壁、11-第一竖直平面侧壁、12-第二弧形侧壁、13-第二竖直平面侧壁、14-第一弧形凹槽、15-第二弧形凹槽、16-连接条、17-螺栓、18-夯锤、19-方形槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供的适用于细观结构观测的相对密度仪的结构如图1所示，该相对密度仪包括压块1、试样桶2、套桶3、底座4、摄像机6和支架7。

试样桶2为对称结构，试样桶2包括底板8、连接条16和桶体9，桶体底部固定于底板8上。桶体9的横截面呈半圆弓形，桶体9具有第一弧形侧壁10和第一竖直平面侧壁11。第一弧形侧壁10顶部外侧沿圆周方向设有第一弧形凹槽14。第一竖直平面侧壁11呈光学透明状，第一竖直平面侧壁的材质为透明有机玻璃，也可以为其它透明材质。第一竖直平面侧壁11外表面竖直方向的边沿上设有刻度线5，刻度线的范围是0-5mm，最小刻度为1mm。连接条16呈方形，连接条16与第一竖直平面侧壁11底部连接，连接条16与第一竖直平面侧壁11位于同一平面上，连接条16与第一竖直平面侧壁11为一体式结构，连接条16与第一竖直平面侧壁11整体呈T型。底板8呈半圆弓形，连接条16上设有均匀排列的螺纹孔，连接条通过螺栓17固定于底板直径所在的侧壁上。第一竖直平面侧壁11竖直方向的两侧设有均匀排列的螺纹孔，第一竖直平面侧壁11通过螺栓17固定于第一弧形侧壁10上。

压块1的横截面呈半圆弓形，压块1的直径与桶体9、套桶3的内径相同。

套桶3的横截面呈半圆弓形，套桶3具有第二弧形侧壁12和第二竖直平面侧壁13。第二竖直平面侧壁13呈光学透明状，第二竖直平面侧壁的材质为透明有机玻璃，也可以为其它透明材质。第二竖直平面侧壁底部设有方形槽19。第二弧形侧壁12底部内侧设有第二弧形凹槽15。第一弧形凹槽14与第二弧形凹槽15在桶体轴向上的高度相同。

桶体9的内径与套桶3的内径相同，套桶3的外径与桶体9外径相同。第一弧形侧壁10顶部插入第二弧形凹槽15中，第二弧形侧壁11底部插入第一弧形凹槽14中，第一竖直平面侧壁11插入方形槽19中。

摄像机6安装于支架7上，摄像机6与第一竖直平面侧壁11的中央正相对。

此处需要说明的是，由于压块1、试样桶2横截面缩小，故夯锤18的体积和重量也要相应改变。

本实用新型提供的适用细观结构观测的相对密度仪使用方法如下：

试验前，将待测土样装入试样桶内，先启动夯锤锤击1-2次后停止，使土样表面呈水平状态；此时使用数码摄像机透过第一竖直平面侧壁和第二竖直平面侧壁对试样桶内的土样进行拍摄，并对所获取的图像数据进行编号；试验过程中，在夯锤锤击的间隙使用同样方法对土样进行拍摄图像和编号；最后对所拍摄的图像进行数据处理，获取所需的细观参数，如颗粒和孔隙的个数、面积等。值得注意的是，在拍摄时应将刻度线纳入拍摄的范围，用于对图像进行定量分析时做标定使用，而且由于试样桶在试验过程中位置存在微幅变化，为保证测量数据的准确性，在数据处理时应对每张图像都严格执行标定程序；对于较细的岩土颗粒，使用数码摄像机不能拍摄到清晰图像时，可使用显微摄像头对土颗粒适当放大后再进行拍摄。