恒體積法測(cè)量膨脹力的膨脹儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土工程試驗(yàn)儀器，尤其是測(cè)量膨脹力，具體涉及一種恒體積法測(cè)量膨脹力的膨脹儀，適用于有膨脹性的土壤。
【背景技術(shù)】
[0002]膨脹土在我國(guó)十幾個(gè)省市都有分布，分布范圍很廣。近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)工程建設(shè)越來(lái)越多，在高速公路和渠道的建設(shè)過(guò)程中遇到膨脹土問(wèn)題越來(lái)越突出，常常會(huì)造成路基變形和邊坡失穩(wěn)等工程災(zāi)害，因此，如何準(zhǔn)確測(cè)量膨脹土的膨脹力具有非常重要的意義。
目前的膨脹力測(cè)量方法有:膨脹反壓法、平衡加壓法、加壓膨脹法以及恒體積法。膨脹反壓法與加壓膨脹法并不符合膨脹力測(cè)試的定義，即土體吸水過(guò)程中保持土體體積不變。而平衡加壓法雖然接近其定義，但實(shí)際操作中很難控制，因?yàn)榕蛎涍^(guò)程中難以確定到底施加多少荷載才剛好平衡其體積。然而很多研究發(fā)現(xiàn)非飽和土只有在體積不變的條件下測(cè)得的膨脹力才具有物理意義和實(shí)用價(jià)值;鑒于現(xiàn)有恒體積法的測(cè)量方法難以達(dá)到體積不變，測(cè)量值偏大或偏小。
[0003]本發(fā)明提供的膨脹儀能保持試樣體變可以忽略不計(jì)的，并利用高精度壓力傳感器改進(jìn)非飽和土膨脹力測(cè)量的方法，為測(cè)量膨脹力提供一條新的途徑，為解決巖土工程問(wèn)題提供信任可靠的依據(jù)。相比其他幾種膨脹力測(cè)量方法，恒體積法更接近其實(shí)際的膨脹力，更能保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與實(shí)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種恒體積法測(cè)量膨脹力的膨脹儀，即在保持土體體積不變情況下測(cè)量其膨脹力，適用于各類(lèi)具有膨脹性土壤的膨脹力測(cè)試。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本膨脹儀包括被測(cè)對(duì)象一一土樣；
設(shè)置有固定系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)；
土樣置于固定系統(tǒng)中；
固定系統(tǒng)與測(cè)量系統(tǒng)連接；
所述的固定系統(tǒng)包括固定底座、圓形鋼柱、帶孔方形橫梁、旋鈕、下透水石、上透水石、環(huán)刀固定筒、環(huán)刀、螺帽和墊片；
所述的固定底座是一種金屬圓塊，沿其中心軸線(xiàn)，從下到上，依次設(shè)置有儲(chǔ)存室、小圓形凹槽和大圓形凹槽;在固定底座左右兩邊分別垂直設(shè)置有安裝孔;在固定底座前后兩邊分別水平設(shè)置有進(jìn)氣孔和出氣孔；
所述的圓形鋼柱其頂端設(shè)置有螺桿；
所述的帶孔方形橫梁是一種鋼質(zhì)方柱，其兩側(cè)設(shè)置有安裝孔，安裝孔為內(nèi)螺環(huán)且與螺桿適配，中間孔洞為內(nèi)螺環(huán)且與螺桿適配；
所述的旋鈕設(shè)置有螺桿和螺桿固定環(huán)，螺桿固定環(huán)是一種金屬圓環(huán)，其內(nèi)孔為螺環(huán)且與螺桿適配；
所述的環(huán)刀固定筒是一種用來(lái)固定環(huán)刀的鋼質(zhì)圓筒，其外徑與大圓形凹槽適配，內(nèi)徑與環(huán)刀的外徑適配，高度大于或等于環(huán)刀；
所述的環(huán)刀是一種實(shí)驗(yàn)室通用的鋼質(zhì)儀器，其內(nèi)徑為61.8mm，高度為20mm或者40mm; 其位置和連接關(guān)系是:
固定底座和兩根圓形鋼柱通過(guò)安裝孔相連，帶孔方形橫梁套于圓形鋼柱上方的螺桿上，墊片和螺帽先后置于帶孔方形橫梁之上，并套在螺桿上，下透水石置于底座的小圓形凹槽內(nèi)，環(huán)刀固定筒置于大圓形凹槽內(nèi)并在下透水石上，環(huán)刀置于環(huán)刀固定筒內(nèi)，土樣設(shè)置在環(huán)刀內(nèi)，上透水石置于土樣上，旋鈕的螺桿垂直插入在帶孔方形橫梁中間孔洞內(nèi)，螺桿固定環(huán)套在旋鈕的螺桿上；
所述的測(cè)量系統(tǒng)包括壓力傳感器、數(shù)顯表、計(jì)算機(jī)和千分表；
其位置和連接關(guān)系是:
壓力傳感器水平放置于上透水石之上，壓力傳感器頂端的壓力帽與旋鈕的螺桿的底端緊密接觸，并對(duì)準(zhǔn)其中心;壓力傳感器、數(shù)顯表和計(jì)算機(jī)依次連接，千分表豎直安放在旋鈕頂端的中心。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
①恒體積:利用固定支座與鋼柱提供一個(gè)限制空間，方形鋼柱上面的旋鈕可上下移動(dòng)從而調(diào)節(jié)固定的高度，這就不管試樣高度多高，都能保證壓力傳感器與上面的螺桿剛好接觸，保證了土樣在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中體積不變。
[0007]②高精度:本發(fā)明所采用的壓力傳感器具有精度高、量程大、外形小，自重小、價(jià)格便宜等綜合優(yōu)點(diǎn)，另外壓力傳感器底面平整，便于安放于土樣上面的透水石，這就大大提高了本發(fā)明的實(shí)用性。
[0008]③寬范圍:固定底座開(kāi)設(shè)有橫向的小孔，外接軟管，可通氣，可通水，這就使本發(fā)明既適用于測(cè)量土樣浸水過(guò)程中的膨脹力變化，又適用于測(cè)量環(huán)境濕度條件變化下的膨脹力變化，同時(shí)也適用于溫度控制下的膨脹力測(cè)試，大大增加了本發(fā)明的使用范圍。
[0009]④結(jié)構(gòu)好:相對(duì)于現(xiàn)有的技術(shù)而言，整套裝置體積小、重量輕、精度高、造價(jià)低，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝便捷、操作簡(jiǎn)便、數(shù)據(jù)顯示直觀(guān)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是固定底座的結(jié)構(gòu)不意圖；
圖中:
00一土樣；
10一固定系統(tǒng)，
11 一固定底座，
111一進(jìn)氣孔，112—出氣孔，113—安裝孔，114一儲(chǔ)存室，
1151—小圓形凹槽，1152—大圓形凹槽， 12—圓形鋼柱，
121—螺桿，
13—帶孔方形橫梁，
14一旋鈕，
141一螺桿固定環(huán)，142一螺桿，
151—下透水石，152一上透水石，
16—環(huán)刀固定筒，
17—環(huán)刀，
Ml—螺帽，
Dl—墊片；
20—測(cè)量系統(tǒng)，
21 —壓力傳感器，
22—數(shù)顯表，
23 一計(jì)算機(jī)，
24—千分表。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明:
一、膨脹儀的結(jié)構(gòu) 1、總體
如圖1，本膨脹儀包括被測(cè)對(duì)象一一土樣00;
設(shè)置有固定系統(tǒng)10和測(cè)量系統(tǒng)20;
土樣00置于固定系統(tǒng)10中；
固定系統(tǒng)10與測(cè)量系統(tǒng)20連接。
[0012]2、功能部件
O)土樣 00
土樣00為原狀樣、壓實(shí)樣、擊實(shí)樣或泥漿樣。
[0013]I)固定系統(tǒng)10
如圖1、2，固定系統(tǒng)1包括固定底座11、圓形鋼柱12、帶孔方形橫梁13、旋鈕14、下透水石151、上透水石152、環(huán)刀固定筒16、環(huán)刀17、螺帽Ml和墊片Dl;
所述的固定底座11是一種金屬圓塊，沿其中心軸線(xiàn)，從下到上，依次設(shè)置有儲(chǔ)存室114、小圓形凹槽1151和大圓形凹槽1152;在固定底座左右兩邊分別垂直設(shè)置有安裝孔113;在固定底座前后兩邊分別水平設(shè)置有進(jìn)氣孔111和出氣孔112;
所述的圓形鋼柱12其頂端設(shè)置有螺桿121;
所述的帶孔方形橫梁13是一種鋼質(zhì)方柱，其兩側(cè)設(shè)置有安裝孔，安裝孔為內(nèi)螺環(huán)且與螺桿121適配，中間孔洞為內(nèi)螺環(huán)且與螺桿142適配；
所述的旋鈕14設(shè)置有螺桿142和螺桿固定環(huán)141，螺桿固定環(huán)141是一種金屬圓環(huán)，其內(nèi)孔為螺環(huán)且與螺桿142適配；
所述的環(huán)刀固定筒16是一種用來(lái)固定環(huán)刀的鋼質(zhì)圓筒，其外徑與大圓形凹槽1152適配，內(nèi)徑與環(huán)刀17的外徑適配，高度大于或等于環(huán)刀17;
所述的環(huán)刀17是一種實(shí)驗(yàn)室通用的鋼質(zhì)儀器，其內(nèi)徑為61.8mm，高度為20mm或者40mm; 上述其他功能部件均為通用件；
其位置和連接關(guān)系是:
固定底座11和兩根圓形鋼柱12通過(guò)安裝孔113相連，帶孔方形橫梁13套于圓形鋼柱12上方的螺桿121上，墊片Dl和螺帽Ml先后置于帶孔方形橫梁13之上，并套在螺桿121上，下透水石151置于底座11的小圓形凹槽1151內(nèi)，環(huán)刀固定筒16置于大圓形凹槽1152內(nèi)并在下透水石151上，環(huán)刀17置于環(huán)刀固定筒16內(nèi)，土樣00設(shè)置在在環(huán)刀17內(nèi)，上透水石152置于土樣00上，旋鈕14的螺桿1