土‑水吸附力测试仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种土‑水吸附力测试仪，包括工作台，工作台上方活动式设置有环刀，环刀中装有土样；在环刀下方的工作台上设置有电子天平，电子天平上放置有透明的水槽；所述的环刀可沿靠近或远离工作台的方向运动，使环刀下端浸入水槽中的蒸馏水中或与蒸馏水分离；在工作台上设置有支撑台，支撑台上安装有摄像机，摄像机的摄像头朝向水槽方向。本实用新型专利技术对土样浸水过程中水质量的变化进行实时测量和记录，进而通过相关的力学关系来求得落入水中的土颗重量和试验过程中土体吸入的水的重量，用高速摄像机实时观测水与土体的接触面尺寸，计算出土‑水吸附力。本方法操作简单，为科研人员研究固‑液接触面间微观作用力提供了一种新的技术途径。

Soil water adsorption force tester

The utility model discloses a soil water adsorption force tester, including working table, table top is provided with a ring type knife, knife ring is arranged in the soil sample; in the table below the cutting ring is arranged on the electronic balance, a transparent water tank placed on the electronic balance; the cutting ring can be the near or far from the table in the direction of movement, the lower ring knife distilled water soaked in the sink or separated with distilled water; in the work table is arranged on the support table, the support table is provided with a camera, camera camera direction towards the sink. The utility model for the water quality change of soil wetting process real-time measurement and record, and then through the mechanical relationship to obtain soil water suction into the water soil grain weight and test in the process of weight, with the size of contact surface of water and soil, real-time observation of high speed camera, water adsorption capacity were calculated. This method has the advantages of simple operation, provides a new way for the study of solid liquid technology between the contact surfaces of the micro force of scientific research personnel.

【技术实现步骤摘要】
土-水吸附力测试仪
本技术涉及建筑工程
，具体涉及一种土-水吸附力测试仪，用于测试土-水接触面土壤对水的吸附力，以对土壤中水的入渗规律进行力学分析，也可用于其它固入渗规律进行力学分析液吸附力的测试。技术背景黄土在我国的分布面积达64万平方公里，主要分布在干旱、半干旱的西北、华北等地区，我国黄土多具湿陷性。当水浸入黄土层中，黄土会发生湿陷造成地面沉降或地基湿陷，带来一系列的工程事故及多种自然灾害，学者们越来越重视对湿陷性黄土的渗透特性的研究。相对于粗颗粒土，黄土的孔隙较小，在湿陷发生后，其孔隙会进一步减小。水在黄土中的入渗过程与砂土不同，其入渗不完全是由于重力或水头压力的作用所致。水在黄土中的入渗，相当于在一个毛细管道中流动，表面张力的作用对水的入渗起到驱动作用，而另一个很重要的力即土颗粒表面对水的吸附力对水的入渗起到了非常重要的作用，所以水的入渗是在表面张力、重力及吸附力的共同作用下进行的。目前，水的表面张力测试已比较成熟，重力可通过计算得出，如果可测到土-水吸附力，则可对黄土中水的入渗规律进行力学分析。通过调研，目前市场上各类吸附力测试仪种类较多，但是这类仪器均偏向于对固体(粉体)—固体表面之间吸附力的测量，还没有土-水吸附力的测试设备。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本技术的目的在于，提供一种土-水吸附力测试仪，以解决现有技术中土-水之间复杂的微观作用吸附力难以测量的问题，填补该
的空白。为了实现上述任务，本技术采用以下技术方案：一种土水吸附力测试仪，包括工作台，工作台上方活动式设置有环刀，环刀中装有土样；在环刀下方的工作台上设置有电子天平，电子天平上放置有透明的水槽；所述的环刀可沿靠近或远离工作台的方向运动，使环刀下端浸入水槽中的蒸馏水中或与蒸馏水分离；在工作台上设置有支撑台，支撑台上安装有摄像机，摄像机的摄像头朝向水槽方向。进一步地，所述的工作台上安装有支撑装置，所述的环刀通过拉线与一个活动式安装在支撑装置上的旋转提升轴连接。进一步地，所述的支撑装置包括两对固定在工作台上的支杆，支杆的顶端通过一个X形的顶架连接；在所述的两对支杆中，每一对支杆之间均设置有一个端板，且两对支杆上的两个端板相互平行；所述的旋转提升轴的一端活动式安装在所述的两个端板中的其中一个端板上，旋转提升轴的另一端穿出另一个端板。进一步地，所述的两个端板之间固定设置有穿孔限位柱，穿孔限位柱位于所述的旋转提升轴的正下方，穿孔限位柱上贯穿设置有一个通孔，所述的拉线穿过通孔后与所述的环刀连接。进一步地，所述的环刀为两端通透的圆筒形结构，在环刀的上端设置有一圈边沿，边沿上开设有挂孔；所述的挂孔上设置有拉环，所述的拉线连接在拉环上。本技术与现有技术相比具有以下技术特点：1.本技术提出的这种这种测试仪，给出了一种具体的土-水吸附力测试装备，弥补了现有技术在该领域无法测量水土之间微观作用吸附力的不足；2.除了对土-水吸附力测试之外，本技术还可以实现其他固体-液体之间吸附力的测量，方便了工程技术人员及科研工作者的实验研究，具有重要的理论意义和实际应用价值；3.本技术结构简单，采用常规的实验材料和设备即可制作而成，操作过程简单，使用方便。附图说明图1为本技术的整体结构示意图；图2为环刀的结构示意图；图3为进行土-水吸附力实验时水槽和环刀部分的示意图，其中(a)为土样下端浸入水中的示意图，(b)为土样向上提起时的示意图；(c)为土样与水分离后的示意图；图4为利用本装置进行实验时的流程图；图中标号代表：1—工作台，2—支杆，3—顶架，4—端板，5—旋转提升轴，6—穿孔限位柱，7—通孔，8—拉线，9—土样，10—水槽，11—环刀，12—拉环，13—电子天平，14—摄像机，15—支撑台，16—挂孔。具体实施方式为克服土-水间复杂的微观作用吸附力难以测量的问题，专利技术人将常用的实验材料和设备(电子天平、水槽、蒸馏水、Ф30mm×20mm或Ф20mm×20mm圆柱体土样、摄像机等)合理组合，依据经典的物理力学知识，通过测量土试样在浸水前后质量的变化及土-水吸附过程中测得的电子天平的数值求得土-水吸附力。本技术具体的结构介绍如下：一种土水吸附力测试仪，包括工作台1，工作台1上方活动式设置有环刀11，环刀11中装有土样9；在环刀11下方的工作台1上设置有电子天平13，电子天平13上放置有透明的水槽10；所述的环刀11可沿靠近或远离工作台1的方向运动，使环刀11下端浸入水槽10中的蒸馏水中或与蒸馏水分离；在工作台1上设置有支撑台15，支撑台15上安装有摄像机14，摄像机14的摄像头朝向水槽10方向。如图1所示，本技术基本结构包括一个水平的工作台1，工作台1上设置有电子天平13，电子天平13上有一个内部装有蒸馏水的透明的水槽10，实验时，操作者需要驱动一个位于水槽10上方的土样9，沿靠近或远离水槽10的方向运动，使土样9与水接触后，继而与水分离，在此过程中，摄像机14记录下液桥，即土样9与水接触面中水与土接触面的尺寸以及电子天平13的读数，依据这些数据，经过计算得到土水之间的吸附力。本技术中用到的电子天平13，采用标准试验中用到的电子天平，精度1/10000，具有较好灵敏度，测定实验过程中水重量的变化。本方案中的水槽10，采用透明玻璃水槽，试验时向内部注入蒸馏水，以实现土-水吸附；环刀11用于吊装和提升土样9；摄像机14采用高速摄像机，能够抓拍瞬时图像，记录液桥即土-水界面中水与土的接触面尺寸以及天平读数。具体地，为了便于环刀11的提升操作，本方案中，工作台1上安装有支撑装置，所述的环刀11通过拉线8与一个活动式安装在支撑装置上的旋转提升轴5连接。旋转提升轴5是一个可以转动的轴，当旋转提升轴5自转时，拉线8不断地缠绕在旋转提升轴5上，由此以实现对环刀11的提升。而需要降下环刀11时，只需要反向转动旋转提升轴5即可。这种控制方式简单有效，能做到精确操作。支撑装置包括两对固定在工作台1上的支杆2，支杆2的顶端通过一个X形的顶架3连接；在所述的两对支杆2中，每一对支杆2之间均设置有一个端板4，如图1所示，在左边的一对支杆2和右边的一对支杆2之间均有一个端板4；且两对支杆2上的两个端板4相互平行，以便于安装旋转提升轴5和穿孔限位柱6；所述的旋转提升轴5的一端活动式安装在所述的两个端板4中的其中一个端板4上，旋转提升轴5的另一端穿出另一个端板4，使用时握住穿出端板4的一端进行操作。为了使土样9在竖直方向上运动时能保持稳定，水平方向上不偏移，本方案中的两个端板4之间固定设置有穿孔限位柱6，穿孔限位柱6位于所述的旋转提升轴5的正下方，穿孔限位柱6上贯穿设置有一个通孔7，所述的拉线8穿过通孔7后与所述的环刀11连接。在旋转提升轴5转动的过程中，环刀11在竖直方向上升降，而由于通孔7的直径一定，这样就使得经过其中的拉线8在水平方向上的运动趋势被限制，从而使得下方的环刀11和土样9保持竖直方向上运动的稳定性，尽可能减小左右摆动对实验的影响。本方案中的土样9为圆柱形结构，装于不锈钢环刀11中，环刀11外形如图2所示，环刀11为两端通透的圆筒形结构，在环刀11的上端设置有一圈边沿，边沿上开设有挂孔16；所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土‑水吸附力测试仪，其特征在于，包括工作台(1)，工作台(1)上方活动式设置有环刀(11)，环刀(11)中装有土样(9)；在环刀(11)下方的工作台(1)上设置有电子天平(13)，电子天平(13)上放置有透明的水槽(10)；所述的环刀(11)可沿靠近或远离工作台(1)的方向运动，使环刀(11)下端浸入水槽(10)中的蒸馏水中或与蒸馏水分离；在工作台(1)上设置有支撑台(15)，支撑台(15)上安装有摄像机(14)，摄像机(14)的摄像头朝向水槽(10)方向。

【技术特征摘要】
1.一种土-水吸附力测试仪，其特征在于，包括工作台(1)，工作台(1)上方活动式设置有环刀(11)，环刀(11)中装有土样(9)；在环刀(11)下方的工作台(1)上设置有电子天平(13)，电子天平(13)上放置有透明的水槽(10)；所述的环刀(11)可沿靠近或远离工作台(1)的方向运动，使环刀(11)下端浸入水槽(10)中的蒸馏水中或与蒸馏水分离；在工作台(1)上设置有支撑台(15)，支撑台(15)上安装有摄像机(14)，摄像机(14)的摄像头朝向水槽(10)方向。2.如权利要求1所述的土-水吸附力测试仪，其特征在于，所述的工作台(1)上安装有支撑装置，所述的环刀(11)通过拉线(8)与一个活动式安装在支撑装置上的旋转提升轴(5)连接。3.如权利要求2所述的土-水吸附力测试仪，其特征在于，所述的支撑装置包括两对固定在工作台(1)上的支杆(2)，支杆(2)的顶端...

【专利技术属性】
技术研发人员：井彦林，张志权，刘建维，丁景园，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61