粘土收缩应力测量仪制造技术

一种粘土收缩应力测量仪，试样盒内设有置于试样内的胶囊，胶囊通过通水管与孔隙水压力传感器连接；试样盒放置在称量装置上；称量装置和孔隙水压力传感器通过信号线与数据采集装置连接。实验方法为，制作试样；连接测量仪，由称量装置获得试样收缩过程中的含水量变化，由孔隙水压力传感器获得试样的收缩应力变化；当孔隙水压力保持恒定不变时，结束实验；通过上述步骤实现粘土收缩应力测量实验。本实用新型专利技术提供通过在试样内设置胶囊，配合高精度孔隙水压力传感器，可以获得粘土试样的收缩应力数据，配合精密的称量装置，本实用新型专利技术还可以获得粘土收缩过程中的含水量变化与收缩应力变化之间的关系。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种粘土收缩应力测量仪，试样盒内设有置于试样内的胶囊，胶囊通过通水管与孔隙水压力传感器连接；试样盒放置在称量装置上；称量装置和孔隙水压力传感器通过信号线与数据采集装置连接。实验方法为，制作试样；连接测量仪，由称量装置获得试样收缩过程中的含水量变化，由孔隙水压力传感器获得试样的收缩应力变化；当孔隙水压力保持恒定不变时，结束实验；通过上述步骤实现粘土收缩应力测量实验。本技术提供通过在试样内设置胶囊，配合高精度孔隙水压力传感器，可以获得粘土试样的收缩应力数据，配合精密的称量装置，本技术还可以获得粘土收缩过程中的含水量变化与收缩应力变化之间的关系。【专利说明】粘土收缩应力测量仪
本专利技术涉及岩土工程领域，尤其是一种粘土收缩应力测量仪。
技术介绍
胀缩性粘土 (如膨胀土、红粘土)具有遇水膨胀、失水收缩等不良水理特征，掌握该类特殊粘土的胀缩特征是进行工程设计、施工的基础工作。目前，描述粘性土膨胀行为的指标有自由膨胀率、有(无)荷膨胀率和膨胀力；然而，描述粘性土收缩特征的指标则只有线缩率和体缩率，而无收缩力。而粘土失水收缩开裂是诱发胀缩性粘土工程灾变的关键因素之一。显然，通过收缩变形预测土体的开裂行为难以实现，而收缩应力则是进行判断粘土开裂与否的参数。但膨胀力与收缩力的测量方法有显著的差异，前者向外扩展变形，故可以通过膨胀反压或力传感器直接测量；后者属于向内收敛，至今还没有现成的方法和仪器可以应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种粘土收缩应力测量仪，能够确定粘性土收缩应力，并可以得到粘土收缩过程中的含水量变化与收缩应力变化之间的对应关系和收缩的估算值。 为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是:一种粘土收缩应力测量仪， 试样盒的至少一个端面开放，试样盒内设有置于试样内的胶囊，胶囊通过通水管与孔隙水压力传感器连接； 试样盒放置在称量装置上； 称量装置和孔隙水压力传感器通过信号线与数据采集装置连接。 在试样盒的底部设有加热底座。 在试样盒内壁设有防粘层。 所述的胶囊成柱状，贯通试样，胶囊的两端分别设有进水端头塞和出水端头塞，出水端头塞设有第二阀门，进水端头塞与通水管连接。 通水管上设有竖直管，竖直管上设有第一阀门，通水管上在竖直管接头和孔隙水压力传感器之间设有第三阀门。 所述的通水管支撑在支撑架上。 一种采用上述的粘土收缩应力测量仪进行实验的方法: 一、制作试样； 二、在试样内的胶囊内注满液体，并通过通水管与孔隙水压力传感器连通； 三、将试样盒整体置于称量装置上，将孔隙水压力传感器和称量装置与数据采集装置连接； 四、由称量装置获得试样收缩过程中的含水量变化，由孔隙水压力传感器获得试样的收缩应力变化； 当孔隙水压力保持恒定不变时，结束实验； 通过上述步骤实现粘土收缩应力测量实验。 制作压实试样时，在试样盒内涂覆防粘层，在胶囊位置下方先铺垫一层土样，压平后安装胶囊，胶囊内置入多个环瓣板，多个环瓣板包覆在支撑柱之外； 支撑柱伸出到试样盒侧壁孔内，并与试样盒侧壁的孔形成密封配合，在胶囊上方覆盖余下的土样，以制样机压实； 抽出支撑柱和环瓣板，安装进水端头塞和出水端头塞，在胶囊内填充液体，通过上述步骤得到压实的试样。 制作土膏试样时，对胶囊填充液体，两端用进水端头塞和出水端头塞封堵，在试样盒内涂覆防粘层，把把粘土调成土膏后，在试样盒内倒入一部分土膏，安装胶囊，进水端头塞和出水端头塞伸出试样盒的侧壁，带入剩余土膏，以刮刀刮平即可。 在试样盒底部设置加热底座，加热温度最高为30?35°C ; 在通水管上设置竖直管，并在竖直管上设置第一阀门，实验时通过竖直管将水注入胶囊内，并在实验过程中关闭第一阀门。 本专利技术提供的一种粘土收缩应力测量仪，通过在试样内设置胶囊，配合高精度孔隙水压力传感器，可以获得粘土试样的收缩应力数据，配合精密的称量装置，本专利技术的装置还可以获得粘土收缩过程中的含水量变化与收缩应力变化之间的关系。本专利技术的粘土收缩应力测量仪制造成本低，利于制作，操作步骤易于实现，测量精度高，既可测量粘性土样的收缩应力，也可以估算试样的收缩体变。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明: 图1为本专利技术中测量仪的整体结构示意图。 图2为制样机的结构示意图。 图3为本专利技术中胶囊的结构示意图。 图4为本专利技术中胶囊和环瓣板、支撑柱的横截面示意图。 图中:试样盒1，防粘层101，加热底座2，试样3，胶囊4，进水端头塞41，出水端头塞42，环瓣板43，支撑柱44，称量装置5，通水管6，第一阀门7，第二阀门8，第三阀门9，竖直管10，孔隙水压力传感器11，数据采集装置12，压头13，支撑架14，反力架15，液压缸16。 【具体实施方式】 实施例1: 如图1中，一种粘土收缩应力测量仪，试样盒I的至少一个端面开放，本例中的试样盒I上端面开发，以利试样盒I内试样3的水分蒸发，试样盒I内设有置于试样3内的胶囊4，胶囊4内填充有液体，胶囊4通过通水管6与孔隙水压力传感器11连接；本例中的孔隙水压力传感器11最小分辨率能达到lkPa。 试样盒I放置在称量装置5上；本例中的称量装置5采用电子天平，称量精度为0.0Olg，量程约为5kg。通过称量装置5实时发送蒸发量的数据。 称量装置5和孔隙水压力传感器11通过信号线与数据采集装置12电连接。 优选的方案中，在试样盒I的底部设有加热底座2。由此结构，加快试样3的蒸发速度。本例中采用小功率的加热胶片，加热温度最高为30?35°C。 优选的方案中，在试样盒I内壁设有防粘层101。由此结构，不会影响试样3的收缩。防粘层101可以采用凡士林，或者其他材料，例如润滑黄油。 优选的方案如图3中，所述的胶囊4成柱状，贯通试样3，胶囊4的两端分别设有进水端头塞41和出水端头塞42，进水端头塞41和出水端头塞42贯通试样盒I的侧壁，出水端头塞42设有第二阀门8，进水端头塞41与通水管6连接。由此结构，便于胶囊4的安装，也便于在胶囊4内填充液体。 优选的方案如图1中，通水管6上设有竖直管10，竖直管10上设有第一阀门7，通水管6上在竖直管10接头和孔隙水压力传感器11之间设有第三阀门9。设置的竖直管10便于在实验时往通水管6内加水，从而便于将水加入到胶囊4内。 优选的方案如图1中，所述的通水管6支撑在支撑架14上。设置的支撑架14用于使通水管6保持平衡，从而不会影响试样盒I的重量变化，即当试样3蒸发时，通水管6没有被锁定，从而可以沿着支撑架14滑动，这样便于整个通水管6都采用硬质材料，以免软质的通水管6自膨胀影响测量精度。 实施例2: 一种采用上述的粘土收缩应力测量仪进行实验的方法: 本专利技术装置的工作原理是将胶囊4和通水管6内注满液体，例如蒸馏水，自然蒸发或低恒温加热作用下粘土试样发生失水收缩，收缩过程引起土样内部结构的变化，同时产生收缩应力，通过挤压试样内部的充液体胶囊，从而把收缩应力传导于孔隙水压力传感器11，从而得到试样在收缩过程中所产生的收缩应力。同时，利用精密的称量装置5可以测出试样收缩过程中含水量的变化，从而获得试样整个收缩过程中收缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘土收缩应力测量仪，其特征是：试样盒（1）的至少一个端面开放，试样盒（1）内设有置于试样（3）内的胶囊（4），胶囊（4）通过通水管（6）与孔隙水压力传感器（11）连接；试样盒（1）放置在称量装置（5）上；称量装置（5）和孔隙水压力传感器（11）通过信号线与数据采集装置（12）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谈云志，喻波，李典庆，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42