专利名称：一种岩土物理性质快速测试法及仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种物理测式分析的方法及其设备，特别是对岩土的物理性能进行全面分析的技术。
对岩土的测试与分析技术广泛应用于交通、矿山、建筑、水利建设、水保、建材、冶金、林业、农业等各个部门，特别是对水库大坝、江、河与湖泊的堤岸进行观测与监控，不管是山区还是平原，凡是要在地面或岩土中进行各种工程施工或工程设计，以及水利、公路、机场、铁路、港口建设、水文地质的勘察等，都必须在工程设计或实施前，对其岩土的物理性能通过测试和分析进行了解，否则就会危害整个工程的实施或带来不可估量的损失！目前常用的测试手段和方法不是误差很大，就是计算的方法非常繁琐，如测含水量、比重试验、容重、液限、塑限、击石试验等都需要用烘箱将土烘乾再拿到需电的仪器上去测试，这样计算出的结果，既费力又费时；或者依靠昂贵的进口仪器，如有的单位采用核子密度仪(价格从几万到几十万)进行测试和分析，虽然较快，但成本很高，而且有放射性，对人体有害，对环境有污染，一般不予采用。所有的老方法老设备，都离不开市电，都必需消耗能源。所以，原来的老方法和老设备已远远不能满足当前上述各个行业的飞速发展。中国专利(专利号86202804)公布了一种名为《土壤特种自控吸液分析仪》的技术，虽然是目前比较先进实用的一种仪器，但仍存在有如下不足点瓶水土中的空气未能排尽，影响试验精度；二是工作范围有限，该设备只能作岩土的颗粒分析，不能作岩土的全都物理性能的测试和分析。
总之，所有的老方法都存在分级精确度和吸液的速度不够理想，以及计算方法落后，整个测试周期很长，特别是在建筑部门，甚至发生整个工地停工等测试数据的现象。
本发明的目的在于向公众提供一种不要用电，其计算方法科学便捷，使用方法简单易学，工作效率更高更精，能够对岩土的物理性能进行全面快速测试的方法与设备。
由于岩土的物理性能指标，主要表现在岩土的性质及其坚硬的程度。土是由空气、水、土颗粒三相组成，水分多土质松软，水分少土质坚硬。空气无重量，土颗粒为恒量(不变)，关键在岩土颗粒的空隙及其空隙中所含水分多少能计算出来，其它相应指标也就可以得到解决了。
本发明所采用的技术措施是在方法上狠抓岩土的含水量为主，以水为“介质”，以被测岩土为“溶质”，用特制设备经如下程序将被测土样制备成悬浮液；“取土→称重→加水→搅拌→称重”在《土壤特种自控吸液分析仪》的基础上改进了的仪器中进行测试后，将所得数据应用如下公式进行计算1,Ws=GG-rw(B-A);2,K=GG-1;]]>3，B-A＝Po4，Po×K＝Ws5,G=Po×KPo×K+G2-G3×rtro;]]>6,W%=(MPo×K-1)×100;]]>7,W%=[M(B-A)×K-1]×100;]]>8，WL-Wp＝Ip；9,W-WpIp=IL;]]>式中W＝天然含水量， W％＝含水量，B＝瓶水土合重(克)，A＝瓶水重(克)，Ws＝干土重(克)，Wp＝塑限含水量(克)，G＝比重，WL＝液限含水量(克)，K＝比重系数，IP＝塑限指数，IL＝液限指数，Po＝悬浮土重(克)，M＝湿土重(克)，rt＝在温度T℃时，瓶水土合重(克)，ro＝在温度4℃时水的容重，G2＝在试验温度T℃时，瓶水合重(克)，G3＝在试验温度T℃时，瓶水土合重(克)。
rw＝水密度(克/厘米3)
本发明测天然含水量Ws，用公式1、4；测比重系数K，用公式2；测悬浮土重Po，用公式3；测比重G，用公式5；测含水量W，用公式6、7；测塑限指数Ip运用公式8，测液限指IL数运用公式9。
设备上在自控吸液仪的基础上进行了改进的玻璃仪器其仪器是由搅拌装置与改进型自控吸液仪构成。
搅拌装置是由大口比重瓶、带孔瓶塞、大管漏斗、微型搅拌器组成。
搅拌装置的结构特点是瓶塞外径与大口比重瓶内径配和，瓶塞从上到下有小孔贯通；漏斗下部外径亦与大口比重瓶内径配和；搅拌器的搅杆可以通过漏斗下部内径伸入到比重瓶内进行搅拌。
本发明具有如下优点1，本发明最大特点作比重及其它试验不再用烘乾的乾土，而用任何状态的土即可作比重和含水量两种试验，只需10分钟得出两种结果。岩土的任何物理试验都离不开比重指标，否则就算不出任何试验结果。而原来测比重必需要乾土，得花好几天时间作烘乾、粉碎、过筛、称重、抽气或煮沸法排去水中空气和冷却后再称重，才算出比重结果。
2，由于采用了新的计算方法和设备，大大缩短了测试周期，比现有的各种测试方法分别提高工效11至144倍，其经济效益和社会效益特别显著。
3，不依赖市电即可工作，极大地方便了现场作业，特别是野外、矿山的作业，得到了极大的解放，很适和我国国情，如缺电的农村、林业、公路、水利、水文、水保、建材、工程勘察和建筑施工等，甚至大专院校、生产和科研部门非常实用。
4，本发明比原来的“土壤特种自控吸液分析仪”工作范围大大地扩大了，不仅可作各种直径土壤颗粒的测试，还可以对岩土作全面的各种物理性能进行测试和分析。
5，本发明与原来的颗粒分析法工作情况相比一不制备乾样，二不预算已知试样乾重，三不烘乾，不侵泡，不煮沸，在工程上可直接取用有代表性的天然湿土制备试液。
7，本发明在水文和水土保持上应用，采取小流域、江河、水库、湖泊的悬移质水样，可不经过静置、沉淀、浓缩、烘乾等繁琐程序，直接用本发明仪器20分钟至1小时即可获得测试结果，用原方发要72小时才能获得。
8，本发明测试其它数据与现有方法比较；a.作含水量试验，试样不烘乾。作比重试验，试样不煮沸，不抽气。10分钟可获上述两种试验结果，而现有方法要72小时；b.作最佳含水量、液限、塑限4小时可获结果，现有方法要48小时；c.利用环力可解决不同样品的容重，在不同试验中与常规仪器比较分别提高12至144倍。
本发明所作出的结果可通过各种传统的方法进行验证，保证基本无误，快速准确，收立杆见影之效。
9，有的单位采用进口核子密度仪来测土样的容重和含水量，要电不说，其价格就贵得惊人，达几十万之巨！而且对人体有放射性危害，对环境有污染，不在迫不得以的情况下，一般是不采用此法的。相反，本发明虽然看起来比洋仪器“土”，但非常适用，一不要电，以水为介质，二花钱不多，三无放射性，四无环境污染，五方法简单、快速、科学，六设计精巧易于制作。
10，过去作土样测试，必需用烘箱将样品烘乾，才能算出结果，既费电能又费时间，而且受市电的环境限制，而本发明可在无市电的任何地方使用，不仅携带和搬运方便而且既快又准确。
11，由于方法科学，设备更新，向工程设计和施工所提供的数据更加精确。
附图1是整个工作连接示意图，其中1，锥体；2，眼孔；3，深度线；4，吸液仪；5，体积线；6，三通阀；7，支管；8，胶管；9，大肚吸官；10，管夹；11，滑块；12，压紧螺钉；13，升降旋钮；14，锁紧螺钉；15，支承杆，16，支承杆螺钉；17、18上、下立柱；19，胶管；20，立柱套；21，金属环；22，底座；25，液压器；24，液压器；25，顶杆套；26，螺纹顶杆；27，搅拌器；28，带孔瓶塞；29，大口比重瓶；30，大口漏斗。
现结合附图对本发明的工作原理进行说明方法上狠抓岩土中的含水量为主，创立以水为“介质”以被测岩土为“溶质”，利用岩土的共同性质，将被测岩土样品放入特制比重瓶(29)中，加入二分之一的蒸馏水，将土样打散搅拌均匀，用特制搅拌器(27)在瓶中进行搅拌，目的是使水土中的空气赶至瓶口。然后将瓶中气泡排出瓶外，塞上瓶塞。使瓶中多余的水从瓶塞孔排出瓶外，然后放在天枰上称重。这时的瓶水土重为B，瓶水重为A，则B-A＝悬浮土重(Po)。此时用土的比重系数K×Po＝乾土重。用公式6、7即可算出含水量。如要作液限、塑限的数据，就将液限或塑限放入特制的比重瓶中，其操作步骤与上述方法相同，测出液限或塑限的含水量。液限与塑限之差等于塑限指数，这就是对土进行分类定名的依据。
如果作击石试验，同样样品土放入特制的比重瓶中，其操作步骤与上述方法相同，就可测出击石试验的最佳含水量。
实施例玻璃仪器(包括搅拌装置)的成型使用玻璃热加工工艺，玻璃仪器的瓶口、瓶塞的磨制用玻璃冷加工工艺。
权利要求
1，一种由新方法及其特制设备所组成的对岩土物理性能进行全面测试的TJH岩土快速测试法及其仪器，其特征在于新方法是以水为“介质”，以被测岩土为“溶质”，用特制设备经“取土→称重→加水→搅拌→称重”程序将被测土样制备成悬浮液。
2，根据权利要求1所述的TJH岩土快速测试法及其仪器，其特征在于将权利要求1所述的方法制备成的悬浮液在改进了的土壤特种自控吸液分析仪的仪器中进行测试并将所测数据应用如下公式进行计算A,Ws=GG-rw(B-A);B,K=GG-1;]]>C，B-A＝Po；D，PoxK＝Ws；E,G=Po×KPo×K+G2-G3×rtro;]]>F,W%=(MPo×K-1)×100;]]>C,W%=[M(B-A)×K-1]×100;]]>H，WL-Wp＝Ip；I,W-WpIp=IL;]]>
3，根据权利要求1所述的TJH岩土快速测试法及其仪器，其特征在于特制设备是由搅拌装置与改进型自控吸液仪构成，搅拌装置是由大口比重瓶、带孔瓶塞、大管漏斗、搅拌器组成。
4，根据权利要求1所速的TJH岩土快速测试法及其仪器，其特征在于测乾土重Ws，用公式A、D；测比重系数K，用公式B；测悬浮土重Po，用公式C；测比重G，用公式E；测含水量W，用公式F、G；测塑限指数Ip用公式H，测液限指数IL运用公式I。
5，根据权利要求3所述的TJH岩土快速测试法及其仪器，其特征在于搅拌装置的结构特点是瓶塞外径与大口比重瓶内径配和，瓶塞从上到下有小孔贯通；漏斗下部外径亦与大口比重瓶内径配和；搅拌器的搅杆可以通过漏斗下部内径伸入到比重瓶内进行搅拌。
全文摘要
本发明向公众公开了一种对岩土物理性能进行全面测试的TJH岩土快速测试法及其仪器。它包括一套制备悬浮液的工艺；一套计算公式；一套测试仪器。从而使广泛用于交通、矿山、建筑、水保、建材、冶金、林业、农业等各个部门，特别是对水库大坝、江、河与湖泊的堤岸进行观测与监控，以及水利、公路、机场、铁路、港口建设、水文地质勘察等等，凡是要在地面或岩土中进行物理测试的均分别比现有方法提高工效12至144倍。
文档编号G01N5/04GK1158988SQ95111379
公开日1997年9月10日 申请日期1995年5月29日 优先权日1995年5月29日
发明者唐家洪 申请人:唐家洪