本发明专利技术公开了一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置，包括装置框体、膨胀土测量位、电导率测量结构和膨胀变形测量结构；膨胀土测量位包括刚性透水板、上透水板和下透水板，上透水板和下透水板之间形成土样放置空间，刚性透水板与上透水板之间设有多个带有应力传感器的立柱；电导率测量结构采用并联电路形式，通电后根据膨胀土的导电性能的差异，计算得到不同测量位、不同含水率膨胀土试样的电导率；膨胀变形测量结构测量膨胀土在有侧限的情况下的侧向变形。本发明专利技术的测量装置操作相对简单，能够快速有效地测量膨胀土体的关键物理力学参数，且在同一含水率的条件下，能够进一步分析各个参数的相关函数关系，有助于全面明确膨胀土的物理力学性质。
【技术实现步骤摘要】
一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置
本专利技术涉及土木工程岩土工程测量设备
，特别地，涉及一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置。
技术介绍
膨胀土是一种含有较多强亲水性矿物的特殊性黏土，由于这些强亲水性的矿物成分的存在，膨胀土表现出了特殊的工程性质。在干湿循环过程中，强亲水性矿物的存在导致膨胀土表现了很强的吸水性。由于大量吸收水分，体积发生膨胀，大量失去水分，体积产生收缩，膨胀土表现为胀缩性。膨胀土的物理力学性质是工程上利用膨胀土的基础，例如膨胀力、膨胀变形、电导率、含水率、自由膨胀率等参数及各个参数之间的相关性。因此测量这些参数对于膨胀土的工程应用具有重要的意义。鉴于此，本领域的技术人员做了大量的研究，例如申请号为201110099186.7的专利技术专利公开了一种膨胀土胀缩表征参数的测量装置及其测量方法，该测量装置包括试样容器、土体渗气系数测量部分、施加竖向载荷的顶升气缸、测定膨胀土试样发生竖向变形的百分表以及测试膨胀土试样渗水系数的体变管；该测量方法能够通过控制置于试样容器中的膨胀土试样的温度和含水率变化，以测定出膨胀土反复胀缩变形过程的渗水和渗气系数，从而反应出膨胀土在反复胀缩变形过程中土体内部的裂隙和土体结构的变化。又例如申请号为201510340794.0的专利技术专利公开了一种膨胀土地区泥水平衡盾构隧道管片受力分析试验装置，该装置包括主体框架、测量系统和加水系统；主体框架包括模型箱、活动板、液压千斤顶和试验管片；测量系统包括土压力计、孔隙水压力计、应变片和数据采集仪；加水系统包括蠕动泵、软管和毛细管。液压千斤顶向试验膨胀土施加轴向荷载，加水系统通过毛细管以稳定速率向试验管片与试验膨胀土接触带均匀输水；利用数据采集仪采集并记录试验膨胀土各测量点土压力、孔隙水压力和管片变形数据。综合现有的测量装置，对于各个物理参数分别有相应的测量方法，但现有测量方法效率较低，成本较高，且难以分析各个相关系数之间的函数对应关系，因此需要设计一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置，降低测量成本、提高测量效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置，提高了膨胀土物理力学参数的测量效率，降低了测量成本，且能够有效分析膨胀土各个参数之间的对应函数关系，为膨胀土的工程应用提供相应的试验支持。为实现上述目的，本专利技术提供了一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置，包括中空结构的装置框体、至少两个上下布置的膨胀土测量位、膨胀土电导率测量结构和膨胀变形测量结构；所述装置框体的顶部开口，所述装置框体的两个相对侧壁上对称开设有多个安装口；每个所述膨胀土测量位均包括由上至下依次水平设置的刚性透水板、上透水板和下透水板，所述刚性透水板、上透水板和下透水板的两端分别可拆卸的插设在两个相对侧壁的相应安装口中，所述上透水板和下透水板之间且于所述装置框体的容腔内形成有效土样放置空间，所述刚性透水板与上透水板之间设有多个带有应力传感器的立柱；所述膨胀土电导率测量结构和膨胀变形测量结构分别设置在所述装置框体的另外两个侧壁上，所述膨胀土电导率测量结构包括第一电流表、保护电阻和与所述土样放置空间的数量相同的多个电阻支路，每个所述电阻支路均包括串联的第二电流表和指示灯，多个所述电阻支路并联后再与所述第一电流表以及所述保护电阻串联；所述膨胀变形测量结构包括竖向设置的滑杆和与所述土样放置空间的数量相同且能沿所述滑杆上下滑动的多个滑动件，多个所述滑动件的移动拨片分别用于插入至相应土样放置空间中的膨胀土土样内部；当所述土样放置空间中的膨胀土土样产生膨胀时，膨胀土土样会带动所述滑动件沿滑杆滑动。进一步的，所述装置框体的左侧壁上开设有与所述装置框体的内腔相连通的多个销钉孔；所述刚性透水板、上透水板和下透水板分别通过销钉与所述装置框体固定相连。进一步的，所述刚性透水板的中间部设有若干均匀分布的透水孔；所述上透水板的下表面和下透水板的上表面均铺设有滤纸。进一步的，所述立柱为分别设置于所述刚性透水板的底部四角的四个，所述立柱的上下两端分别与所述刚性透水板的底面和上透水板的顶面紧密贴合；所述立柱为小钢柱。进一步的，所述装置框体的右侧壁上开设有与所述滑杆对应设置的滑行槽，所述滑行槽与多个所述土样放置空间均连通，多个所述移动拨片贯穿所述滑行槽后分别伸入相应的所述土样放置空间内。进一步的，所述滑动件包括夹片组件、连接弹簧和移动拨片，所述夹片组件用于与所述滑杆相配合并能沿滑杆滑动，所述连接弹簧设置在所述夹片组件内，所述移动拨片设置在所述夹片组件靠近装置框体的一侧。进一步的，所述膨胀土测量位为上下均匀布置的三个，且位于最顶部的所述膨胀土测量位与所述装置框体的顶面之间形成注水凹槽。进一步的，所述装置框体的底部四角各设有一个脚锥。相比于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置，电导率测量结构采用并联电路形式，通电后根据膨胀土的导电性能的差异，计算得到不同测量位、不同含水率膨胀土试样的电导率；膨胀变形测量结构基于滑动变阻器的原理，测量膨胀土在有侧限的情况下的侧向变形。膨胀变形带动布置在膨胀土顶部的滑动件运动，从而引起电阻变化，在电路中反映为电流的变化，经过计算转化，得到膨胀土的有侧限变形。本专利技术的测量装置操作相对简单，能够快速有效地测量膨胀土体的关键物理力学参数，且在同一含水率的条件下，能够进一步分析各个参数的相关函数关系，有助于全面明确膨胀土的物理力学性质。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置优选实施例的结构示意图；图2是图1中测量装置的俯视结构示意图；图3是图2中的A-A剖面示意图；图4是本专利技术优选实施例膨胀变形测量结构的示意图；图5是图4中B处放大结构示意图；图6是本专利技术优选实施例的内部结构视图；图7是本专利技术优选实施例中应力传感器的结构示意图；其中，1-装置框体，2-刚性透水板，2.1-透水孔，3-上透水板，4-下透水板，5-立柱，6-第一电流表，7-保护电阻，8-第二电流表，9-指示灯，10-滑杆，11-滑动件，11.1-夹片组件，11.2-连接弹簧，11.3-移动拨片，12-销钉，13-滑行槽，14-脚锥，15-导线，16-应力传感器，a-土样放置空间。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。参见图1至图7，本实施例提供一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置，包括装置框体1、三个上下布置的膨胀土测量位、膨胀土电导率测量结构和膨胀变形测量结构。其中：装置框体为整个测量装置提供基础支撑，装本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置，其特征在于，包括中空结构的装置框体(1)、至少两个上下布置的膨胀土测量位、膨胀土电导率测量结构和膨胀变形测量结构；所述装置框体的顶部开口，所述装置框体的两个相对侧壁上对称开设有多个安装口；每个所述膨胀土测量位均包括由上至下依次水平设置的刚性透水板(2)、上透水板(3)和下透水板(4)，所述刚性透水板、上透水板和下透水板的两端分别可拆卸的插设在两个相对侧壁的相应安装口中，所述上透水板和下透水板之间且于所述装置框体的容腔内形成有土样放置空间(a)，所述刚性透水板与上透水板之间设有多个带有应力传感器的立柱(5)；所述膨胀土电导率测量结构和膨胀变形测量结构分别设置在所述装置框体的另外两个侧壁上，所述膨胀土电导率测量结构包括第一电流表(6)、保护电阻(7)和与所述土样放置空间的数量相同的多个电阻支路，每个所述电阻支路均包括串联的第二电流表(8)和指示灯(9)，多个所述电阻支路并联后再与所述第一电流表以及所述保护电阻串联；所述膨胀变形测量结构包括竖向设置的滑杆(10)和与所述土样放置空间的数量相同且能沿所述滑杆上下滑动的多个滑动件(11)，多个所述滑动件的移动拨片(11.3)分别用于插入至相应土样放置空间(a)中的膨胀土土样内部；当所述土样放置空间中的膨胀土土样产生膨胀时，膨胀土土样会带动所述滑动件沿滑杆(10)滑动。/n...
【技术特征摘要】
1.一种非饱和膨胀土物理力学参数测量装置，其特征在于，包括中空结构的装置框体(1)、至少两个上下布置的膨胀土测量位、膨胀土电导率测量结构和膨胀变形测量结构；所述装置框体的顶部开口，所述装置框体的两个相对侧壁上对称开设有多个安装口；每个所述膨胀土测量位均包括由上至下依次水平设置的刚性透水板(2)、上透水板(3)和下透水板(4)，所述刚性透水板、上透水板和下透水板的两端分别可拆卸的插设在两个相对侧壁的相应安装口中，所述上透水板和下透水板之间且于所述装置框体的容腔内形成有土样放置空间(a)，所述刚性透水板与上透水板之间设有多个带有应力传感器的立柱(5)；所述膨胀土电导率测量结构和膨胀变形测量结构分别设置在所述装置框体的另外两个侧壁上，所述膨胀土电导率测量结构包括第一电流表(6)、保护电阻(7)和与所述土样放置空间的数量相同的多个电阻支路，每个所述电阻支路均包括串联的第二电流表(8)和指示灯(9)，多个所述电阻支路并联后再与所述第一电流表以及所述保护电阻串联；所述膨胀变形测量结构包括竖向设置的滑杆(10)和与所述土样放置空间的数量相同且能沿所述滑杆上下滑动的多个滑动件(11)，多个所述滑动件的移动拨片(11.3)分别用于插入至相应土样放置空间(a)中的膨胀土土样内部；当所述土样放置空间中的膨胀土土样产生膨胀时，膨胀土土样会带动所述滑动件沿滑杆(10)滑动。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述装置框体的左侧壁上开设有与所述装置框体的内腔相连通的多个销...
【专利技术属性】
技术研发人员：张震，林宇亮，杨果林，徐永福，
申请(专利权)人：中南大学，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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