專(zhuān)利名稱(chēng)：土體物理性質(zhì)指標(biāo)測(cè)量方法及其測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土體 物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)量方法以及實(shí)施該測(cè)量方法的相關(guān)測(cè)量裝置，屬于土體物理性質(zhì)指標(biāo)測(cè)量方法及其測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
土的一些物理性質(zhì)主要決定于組成土的固體顆粒、孔隙中的水和氣體這三相所占的體積和質(zhì)(重)量的比例關(guān)系，反映這種關(guān)系的指標(biāo)稱(chēng)之為土的物理性質(zhì)指標(biāo)。土的物理性質(zhì)指標(biāo)不僅可以描述土的物理性質(zhì)和它所處的狀態(tài)，而且，在一定程度上反映土的力學(xué)性質(zhì)。所以，在眾多工程實(shí)施過(guò)程中，了解土的物理性質(zhì)指標(biāo)十分重要。土體物理性質(zhì)指標(biāo)可分為兩類(lèi)一類(lèi)是必須通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定的，如密度、土粒比重和含水率，稱(chēng)為直接指標(biāo)；另一類(lèi)是根據(jù)直接指標(biāo)換算的，如孔隙比、飽和度、干密度等，稱(chēng)為間接指標(biāo)。常用的土體物理性質(zhì)指標(biāo)共有九個(gè)，分別是土的天然密度P、土粒比重Gs、含水率ω、孔隙比e、孔隙率η、飽和度Sr、干密度P d、飽和密度P sat、浮密度P ‘。目前，不同的土體物理性質(zhì)指標(biāo)是通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)施不同的試驗(yàn)分別測(cè)量，不同的測(cè)量試驗(yàn)所依據(jù)的試驗(yàn)原理不同，且一般用肉眼觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)。例如，在測(cè)量土粒比重時(shí)，根據(jù)等體積代換原理常采用比重瓶法測(cè)定。事先將比重瓶注滿純水，稱(chēng)瓶加水的質(zhì)量。然后把烘干土若干克裝入該空比重瓶?jī)?nèi)，再加純水至滿，稱(chēng)瓶加土加水的質(zhì)量，按照下式計(jì)算土粒比重
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量土體物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)量方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟 步驟1 采集土樣——用容積已知為V0的土樣采集容器采集土樣；步驟2 稱(chēng)重與烘干——先將土樣置于稱(chēng)重加熱底座上稱(chēng)重，得到土樣質(zhì)量辟，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路輸送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備，再通過(guò)所述稱(chēng)重加熱底座對(duì)土樣進(jìn)行加熱烘干， 穩(wěn)定后得到土體顆粒的質(zhì)量記為&，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路輸出送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備，In1 與&之差為孔隙中所含水的質(zhì)量I，孔隙中所含氣體的質(zhì)量很小，視為零處理，即 3=0;步驟3 取出并壓碎土樣——將烘干后的土體顆粒從土樣采集容器中取出并進(jìn)行碾壓處理；步驟4:測(cè)量土樣體積——打開(kāi)體積測(cè)量設(shè)備，記錄對(duì)應(yīng)水體容納容器中水的初始體積的電流值/,，再將碾碎后的土體顆粒均勻倒入水體容納容器，記錄穩(wěn)定后電路的電流值I2,通過(guò)體積測(cè)量設(shè)備運(yùn)行相關(guān)程序由電流值換算出所述土顆粒的體積Vs，計(jì)算公式為C-R0Vi-^妁=^7-其中 《為電路兩端電壓，單位伏特；慫為電路中固定電阻，單位為歐姆義為最初接入電路的滑動(dòng)變阻器的長(zhǎng)度，單位為米；A為水體容納器的底面積，單位為平方米； 由于土樣中所含水的質(zhì)量A已知，通過(guò)計(jì)算公式C=j可以算出土體所含水的體積vw,由于土樣采集容器容積已知為&通過(guò)做差可以得到土樣中所含氣體的體積V3 K = V0-Fs-Vw ；步驟5 數(shù)據(jù)處理——根據(jù)已經(jīng)得到的土體中所含的土顆粒、水、氣體三者的質(zhì)量、體積 6個(gè)基本參數(shù)，得到9個(gè)土體常用的物理性質(zhì)指標(biāo)九個(gè)參數(shù)分別通過(guò)以下定義式得到、^=—χ οο%F5+Fw+^(Pw)i^0 m,^ — ^jy+ — +『4 仏 _m,m, + (Va +Vw) χ pw€ 一 --rl — --i-^Γ 一--Q =_t__0= 3 _ζ 1 保、 K 、 F5+Fw+ F2、 Fa +Vw、^ _ ira+ Fw+ Fs、 _ Vs+Vw+Va 、盧其中 Vw + Vs+Va天然密度P、土粒比重Gs、含水率 、孔隙比e、孔隙率η、飽和度Sr、干密度，、飽和密度Am、浮密度P'。
2.一種用于權(quán)利要求1所述測(cè)量方法土體物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)量裝置，其特征在于包括土樣采集容器(1)、稱(chēng)重加熱底座(2)、稱(chēng)重電子測(cè)量設(shè)備(3)、浮塊(5)、滑動(dòng)變阻器(6)、 導(dǎo)線(7)、體積測(cè)量設(shè)備(8)、水體容納容器(9)、金屬外殼(10)、數(shù)據(jù)傳輸線路(11)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備(12)，所述浮塊(5)漂浮放置在所述盛有水的水體容納容器(9)內(nèi)，所述浮塊 (5)與所述滑動(dòng)變阻器(6)的滑動(dòng)端聯(lián)動(dòng)連接，所述滑動(dòng)變阻器(6)滑動(dòng)端通過(guò)導(dǎo)線(7)與所述體積測(cè)量設(shè)備(8)的一個(gè)輸入端連接，所述稱(chēng)重電子測(cè)量設(shè)備(3)連接所述稱(chēng)重加熱底座(2 )，在所述加熱底座(2 )上放置所述土樣采集容器(1)，所述稱(chēng)重電子測(cè)量設(shè)備(3 )的信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路(11)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備(12)的信號(hào)輸入端連接，所述體積測(cè)量設(shè)備(8)的信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路(11)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備(12)的另一信號(hào)輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種土體物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)量裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備(12 )采用單片機(jī)制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種土體物理性質(zhì)指標(biāo)測(cè)量方法及其測(cè)量裝置，先通過(guò)測(cè)得土體中所含的土顆粒、水、氣體三者對(duì)應(yīng)的質(zhì)量和體積6個(gè)基本參數(shù)，再利用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理設(shè)備運(yùn)行相關(guān)程序計(jì)算出9個(gè)常用的土體物理性質(zhì)指標(biāo)并一次性顯示，從而快捷、全面的測(cè)量土體常用物理性質(zhì)指標(biāo)。
文檔編號(hào)G01N7/10GK102323178SQ201110222799
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者諸裕良, 閆曉璐 申請(qǐng)人:河海大學(xué)