一种土样多向增湿变形测量装置及测量方法
【专利摘要】本发明属于土工室内试验技术领域，尤其是涉及一种土样多向增湿变形测量装置及测量方法，该测量装置包括支撑架、百分表、土样室、多向供水装置、上透水石以及下透水石；上透水石的外径以及下透水石外径与土样室的内径是相同的；上透水石、待测圆柱形土样以及下透水石自上而下依次设置在土样室内部；百分表活动设置在支撑架上并可在支撑架上自如升降运动；百分表作用于上透水石上部；多向供水装置分别通过上透水石、下透水石以及土样室的侧壁与土样室相贯通。本发明提供了一种土样多向增湿变形测量装置及测量方法，该装置结构设计合理，成本较低，便于使用。
【专利说明】
一种土样多向増湿变形测量装置及测量方法
技术领域
[0001 ]本发明属于土工室内试验技术领域，尤其是涉及一种土样多向增湿变形测量装置及测量方法。
【背景技术】
[0002]我国黄土分布面积约64万平方米，黄土是第四系干旱、半干旱气候条件下，陆相沉积的一种特殊土，颜色由黄至红黄、疏松多孔，质地均一，层理不明显，富含碳酸钙，表层多具有湿陷性，湿陷性黄土遇水会产生较大的变形，不同方向增湿引起的土体沉降变形需要深入研究，是湿陷性黄土工程特性研究的重要部分。
[0003]多向增湿变形测量装置是一种用于测量土样不同方向增湿所产生的竖向变形，土体增湿变形量是岩土工程勘察的重要指标。但是，目前的增湿变形测量装置及方法不能较好的测量不同方向增湿所产生的土样湿陷变形，影响了其在试验研究中的使用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对土样多向增湿竖向变形测量装置缺乏的问题，提供了一种土样多向增湿变形测量装置及测量方法，该装置结构设计合理，成本较低，便于使用。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]—种土样多向增湿变形测量装置，其特征在于:所述土样多向增湿变形测量装置包括支撑架、百分表、土样室、多向供水装置、上透水石以及下透水石;所述上透水石的外径以及下透水石外径与土样室的内径是相同的；上透水石、待测圆柱形土样以及下透水石自上而下依次设置在土样室内部;所述百分表活动设置在支撑架上并可在支撑架上自如升降运动;所述百分表作用于上透水石上部;所述多向供水装置分别通过上透水石、下透水石以及土样室的侧壁与土样室相贯通。
[0007]作为优选，本发明所采用的多向供水装置包括水箱以及导管;所述导管包括上部导管、下部导管以及侧部导管;所述水箱通过上部导管以及上透水石与土样室相贯通;所述水箱通过下部导管以及下透水石与土样室相贯通;所述水箱通过侧部导管与土样室相贯通。
[0008]作为优选，本发明所采用的导管的外表面设置有刻度。
[0009]作为优选，本发明所采用的侧部导管是一根或多根;所述侧部导管是多根时，所述侧部导管均布在土样室侧壁上。
[0010]作为优选，本发明所采用的上部导管、下部导管以及侧部导管上均设置有阀门。
[0011]作为优选，本发明所采用的土样多向增湿变形测量装置还包括置于上透水石9顶部的承压板，所述多向供水装置依次通过承压板以及上透水石与土样室相贯通;所述百分表作用于承压板上。
[0012]作为优选，本发明所采用的承压板顶部设置有砝码。
[0013]作为优选，本发明所采用的承压板顶部还设置有中空的平台；所述承压板上开设有与中空的平台相贯通的通孔;所述多向供水装置依次通过中空的平台、承压板上的通孔以及上透水石与土样室相贯通;所述百分表作用于中空的平台上。
[0014]作为优选，本发明所采用的支撑架包括支架、竖杆以及旋钮;所述支架通过旋钮活动设置在竖杆上并可在竖杆上自如升降;所述百分表固定设置在支架端部。
[0015]—种基于如上所述的土样多向增湿变形测量装置的测量方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤:
[0016]I)在土样室内自下而上依次放置下透水石、待测圆柱形土样、上透水石、承压板、平台，调整旋钮，使得百分表触头与平台顶面相接，并调零百分表；
[0017]2)试验开始后，根据试验方案要求，读取导管内部水面的刻度，开启不同位置的阀门，读取增湿完成后导管内部液面的刻度，实现待测圆柱形土样顶面、底面以及左右侧不同方向的定量增湿，再分别读取增湿前后的百分表读数，换算竖向变形量，完成对待测圆柱形土样多向增湿竖向变形的测量；
[0018]3)试验完成后，关闭阀门，旋转旋钮使得百分表上升，使得百分表触头脱离平台，依次取出承压板、上透水石、待测圆柱形土样以及下透水石，清洗后备用。
[0019]本发明的优点是:
[0020]本发明公开了一种土样多向增湿变形测量装置及测量方法。该装置包括百分表、支架、旋钮、导管、竖杆、阀门、平台、砝码、上透水石、下透水石、承压板、土样室，百分表用来测量增湿过程中土样的竖向变形，支架用于固定百分表，旋钮用于调零百分表，导管表面带有刻度，内部储水，用于给土样定量增湿，竖杆用于固定支架，平台表面平整度较高，用于放置百分表触头，砝码用于给土样施加一定的荷载，透水石可使得水分均匀增湿土样，承压板强度较大，能承受一定的荷载，且中间位置焊接有空心铁管，用于承接平台及内置导管，土样室用于固定圆柱形土样及透水石。试验时，在土样室依次放置下透水石、圆柱形土样、上透水石、承压板、平台，调整旋钮，使得百分表触头与平台顶面相接，并调零，再根据试验方案要求，通过带刻度导管的选用，开启不同位置的阀门，可实现土样顶面、底面、左右侧不同方向的定量增湿，从而完成圆柱形土样多向增湿竖向变形测量，通过该测量装置设计及测量方法的创新，可实现不同方向增湿条件下土样增湿变形测量的目的，对其工程特性研究具有一定的意义。
【附图说明】
[0021]图1是本发明所提供的土样多向增湿变形测量装置的结构示意图；
[0022]图中:
[0023]1-百分表;2-支架;3-旋钮;4-导管;5-竖杆;6_阀门；7_平台；8_砝码;9_上透水石；10-圆柱形土样；11-下透水石；12-承压板;13-土样室。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体的实施例对本发明的结构及其操作方法做进一步的详细说明:
[0025]参见图1，本发明提供了一种土样多向增湿变形测量装置，包括支撑架、百分表1、土样室13、多向供水装置、上透水石9以及下透水石11;上透水石9的外径以及下透水石11外径与土样室13的内径是相同的；上透水石9、待测圆柱形土样10以及下透水石11自上而下依次设置在土样室13内部;百分表I活动设置在支撑架上并可在支撑架上自如升降运动;百分表I作用于上透水石9上部；多向供水装置分别通过上透水石9、下透水石11以及土样室13的侧壁与土样室13相贯通。
[0026]多向供水装置包括水箱以及导管4;导管4包括上部导管、下部导管以及侧部导管；水箱通过上部导管以及上透水石9与土样室13相贯通;水箱通过下部导管以及下透水石11与土样室13相贯通;水箱通过侧部导管与土样室13相贯通。
[0027]导管4的外表面设置有刻度。
[0028]侧部导管是一根或多根;侧部导管是多根时，侧部导管均布在土样室13侧壁上。
[0029]上部导管、下部导管以及侧部导管上均设置有阀门6。
[0030]土样多向增湿变形测量装置还包括置于上透水石9顶部的承压板12，多向供水装置依次通过承压板12以及上透水石9与土样室13相贯通;百分表I作用于承压板12上。
[0031]承压板12顶部设置有砝码8。
[0032]承压板12顶部还设置有中空的平台7;承压板12上开设有与中空的平台7相贯通的通孔；多向供水装置依次通过中空的平台7、承压板12上的通孔以及上透水石9与土样室13相贯通;百分表I作用于中空的平台7上。
[0033]支撑架包括支架2、竖杆5以及旋钮3;支架2通过旋钮3活动设置在竖杆5上并可在竖杆5上自如升降；百分表I固定设置在支架2端部。
[0034]一种基于如前所记载的土样多向增湿变形测量装置的测量方法，该方法包括以下步骤:
[0035]I)在土样室13内自下而上依次放置下透水石11、待测圆柱形土样10、上透水石9、承压板12、平台7，调整旋钮3，使得百分表I触头与平台7顶面相接，并调零百分表I;
[0036]2)试验开始后，根据试验方案要求，读取导管4内部水面的刻度，开启不同位置的阀门6，读取增湿完成后导管4内部液面的刻度，实现待测圆柱形土样10顶面、底面以及左右侧不同方向的定量增湿，再分别读取增湿前后的百分表I读数，换算竖向变形量，完成对待测圆柱形土样10多向增湿竖向变形的测量；
[0037]3)试验完成后，关闭阀门6，旋转旋钮3使得百分表I上升，使得百分表I触头脱离平台7，依次取出承压板12、上透水石9、待测圆柱形土样10以及下透水石11，清洗后备用。
[0038]实施例1:
[0039]参见图1，一种土样多向增湿变形测量装置，包括百分表1、支架2、旋钮3、导管4、竖杆5、阀门6、平台7、砝码8、上透水石9、下透水石11、承压板12、土样室13。支架2用于固定百分表I O
[0040]百分表I精度较高，用于测量增湿过程中土样的竖向变形。旋钮3可控制支架2的升降，进而调零百分表I。导管4直径0.3cm，外表面带有刻度，内部储水，可对土样进行不同方向的定量增湿。竖杆5长6.7cm，用于固定支架2及百分表I。平台7厚1.2cm，长3.7cm，内部中空，布置有进水导管4，且上表面平整度较高，用于放置百分表I触头。砝码8重量相同，保证承压板12的稳定。透水石厚0.4cm，直径与待测圆柱形土样10直径相同，均为15cm，可使得水分均勾增湿土样。承压板12厚0.4cm，直径为15cm，其中间焊接的空心铁管高1.7cm，直径
0.6cm，强度较大，能承受一定的荷载，用于承接平台7及内置导管4。土样室13内径为15cm，高3.2cm，用于固定圆柱形土样10、透水石及承压板12。
[0041]上述的土样多向增湿变形测量装置的操作方法，其步骤是:
[0042]A、按照图1所示安装装置，在土样室13依次放置下透水石11、待测圆柱形土样10、上透水石9、承压板12、平台7，调整旋钮3，使得百分表I触头与平台7顶面相接，并调零百分表I;
[0043]B、试验开始后，根据试验方案要求，读取导管4内部水面的刻度，开启不同位置的阀门6，读取增湿完成后导管4内部液面的刻度，可实现土样顶面、底面、左右侧不同方向的定量增湿，再分别读取增湿前后的百分表I读数，可换算竖向变形量，从而完成待测圆柱形土样10多向增湿竖向变形的测量；
[0044]C、试验完成后，关闭阀门6，处理得到数据，旋转旋钮3使得百分表I上升，使得百分表I触头脱离平台7，依次取出透水石、待测圆柱形土样10、承压板12，并清洗，并在导管4内部注入水，以进行下次试验。
[0045]这种土样多向增湿变形测量装置通过在土样室不同位置设置进水孔，并通过阀门控制，可实现土样顶面、底面、左右侧不同方向的定量增湿，从而完成圆柱形土样多向增湿竖向变形测量，通过该测量装置设计及测量方法的创新，可实现不同方向增湿条件下土样增湿变形测量的目的，对其工程特性研究具有一定的意义。
[0046]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照最佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种土样多向增湿变形测量装置，其特征在于:所述土样多向增湿变形测量装置包括支撑架、百分表(I)、土样室(13)、多向供水装置、上透水石(9)以及下透水石(11);所述上透水石(9)的外径以及下透水石(11)外径与土样室(13)的内径是相同的；上透水石(9)、待测圆柱形土样(10)以及下透水石(11)自上而下依次设置在土样室(13)内部；所述百分表(I)活动设置在支撑架上并可在支撑架上自如升降运动；所述百分表(I)作用于上透水石(9)上部;所述多向供水装置分别通过上透水石(9)、下透水石(11)以及土样室(13)的侧壁与土样室(I 3)相贯通。2.根据权利要求1所述的土样多向增湿变形测量装置，其特征在于:所述多向供水装置包括水箱以及导管(4);所述导管(4)包括上部导管、下部导管以及侧部导管;所述水箱通过上部导管以及上透水石(9)与土样室(13)相贯通；所述水箱通过下部导管以及下透水石(II)与土样室(13)相贯通;所述水箱通过侧部导管与土样室(13)相贯通。3.根据权利要求2所述的土样多向增湿变形测量装置，其特征在于:所述导管(4)的外表面设置有刻度。4.根据权利要求3所述的土样多向增湿变形测量装置，其特征在于:所述侧部导管是一根或多根;所述侧部导管是多根时，所述侧部导管均布在土样室(13)侧壁上。5.根据权利要求4所述的土样多向增湿变形测量装置，其特征在于:所述上部导管、下部导管以及侧部导管上均设置有阀门(6)。6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的土样多向增湿变形测量装置，其特征在于:所述土样多向增湿变形测量装置还包括置于上透水石9顶部的承压板(12)，所述多向供水装置依次通过承压板(12)以及上透水石(9)与土样室(13)相贯通;所述百分表(I)作用于承压板(12)上。7.根据权利要求6所述的土样多向增湿变形测量装置，其特征在于:所述承压板(12)顶部设置有砝码(8)。8.根据权利要求7所述的土样多向增湿变形测量装置，其特征在于:所述承压板(12)顶部还设置有中空的平台(7);所述承压板(12)上开设有与中空的平台(7)相贯通的通孔;所述多向供水装置依次通过中空的平台(7)、承压板(12)上的通孔以及上透水石(9)与土样室(13)相贯通;所述百分表(I)作用于中空的平台(7)上。9.根据权利要求8所述的土样多向增湿变形测量装置，其特征在于:所述支撑架包括支架(2)、竖杆(5)以及旋钮(3);所述支架(2)通过旋钮(3)活动设置在竖杆(5)上并可在竖杆(5)上自如升降;所述百分表(I)固定设置在支架(2)端部。10.—种基于如权利要求9所述的土样多向增湿变形测量装置的测量方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 1)在土样室(13)内自下而上依次放置下透水石(11)、待测圆柱形土样(10)、上透水石(9)、承压板(12)、平台(7)，调整旋钮(3)，使得百分表(I)触头与平台(7)顶面相接，并调零百分表(I); 2)试验开始后，根据试验方案要求，读取导管(4)内部水面的刻度，开启不同位置的阀门(6)，读取增湿完成后导管(4)内部液面的刻度，实现待测圆柱形土样(10)顶面、底面以及左右侧不同方向的定量增湿，再分别读取增湿前后的百分表(I)读数，换算竖向变形量，完成对待测圆柱形土样(10)多向增湿竖向变形的测量； 3)试验完成后，关闭阀门(6)，旋转旋钮(3)使得百分表(I)上升，使得百分表(I)触头脱离平台(7)，依次取出承压板(12)、上透水石(9)、待测圆柱形土样(10)以及下透水石(11)，清洗后备用。
【文档编号】G01B5/30GK106091905SQ201610686912
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月18日 公开号201610686912.8, CN 106091905 A, CN 106091905A, CN 201610686912, CN-A-106091905, CN106091905 A, CN106091905A, CN201610686912, CN201610686912.8
【发明人】员康锋, 张军, 孙志杰, 薛晓辉, 王国忠
【申请人】山西省交通科学研究院, 山西交科公路勘察设计院