本实用新型专利技术公开了一种开放冻胀实验系统的计量式毛细补水装置，包括支撑架和试样盒，试样盒设置在支撑架上，还包括开口朝上的水槽；补水组件，其包括动力海绵和调节海绵，动力海绵和调节海绵设置在支撑架上，动力海绵的底面伸入水槽内，试样盒的底面设有渗透通孔，试样盒、调节海绵和动力海绵自上而下依次贴合，动力海绵的孔隙小于调节海绵的孔隙；计量组件，其包括重量称，水槽放置在重量称上，重量称用于测量水槽的质量，本实用新型专利技术实现开放冻胀的暖端补水条件稳定、量化并可控的要求，同时模拟出非饱和土的实验形式进行，符合工程实际。际。际。
【技术实现步骤摘要】
一种开放冻胀实验系统的计量式毛细补水装置
[0001]本技术涉及开放冻胀实验系统的补水装置领域，特别涉及一种开放冻胀实验系统的计量式毛细补水装置。
技术介绍
[0002]开放冻胀实验中，试样盒内部具有土体样品，试样盒的顶部为具有制冷件的冷端，试样盒的底部为可进行补给水分的暖端，暖端补水条件的不同将直接影响开放冻胀水分迁移过程，因此，探究不同补水条件下水分迁移特征是开放冻胀研究的重要基础试验。
[0003]其中，土体饱和度是暖端补水条件的量化指标，暖端的水分饱和度是指暖端横截面处土体孔隙内水分体积占用土体孔隙体积的百分比数值，工程实际中，土体往往为缝隙具有多种杂质的不饱和土，但是，现有的开放冻胀实验中的补水装置，往往采用u型管分别连通暖端和补水容器，通过弹簧等零部件或大气压将补水容器内的水挤入暖端内，在挤入的瞬间，水分直接充满暖端的土体孔隙，即使可以控制水分的挤入量，暖端的饱和度也会瞬间达到近100％的值，形成饱和土，虽然，以饱和土的形式便于实验计算，但是，这不利于获取正确的实验数值，与工程实际不符，而且也导致开放冻胀暖端的补水条件处于不可控状态。
技术实现思路
[0004]本技术目的在于提供一种开放冻胀实验系统的计量式毛细补水装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0005]本技术解决其技术问题的解决方案是：
[0006]一种开放冻胀实验系统的计量式毛细补水装置，包括：支撑架和试样盒，所述试样盒设置在所述支撑架上，还包括：开口朝上的水槽；补水组件，其包括动力海绵和调节海绵，所述动力海绵和所述调节海绵设置在所述支撑架上，所述动力海绵的底面伸入所述水槽内，所述试样盒的底面设有渗透通孔，所述试样盒、所述调节海绵和所述动力海绵自上而下依次贴合，所述动力海绵的孔隙小于所述调节海绵的孔隙；计量组件，其包括重量称，所述水槽放置在所述重量称上。
[0007]该技术方案至少具有如下的有益效果：试样盒与调节海绵贴合面即为暖端的横截面，水分可以从调节海绵通过渗透通孔进入试样盒的暖端处，因此，调节海绵顶面的饱和度即为暖端的水分饱和度，动力海绵的底部浸入到水槽内的水面并保持固定，因为动力海绵的孔隙较小吸力较强，使得水分可以充满动力海绵的内部孔隙，保证水分补给稳定，调节海绵的孔隙较大，吸水力较弱，在毛细吸力作用下，随着调节海绵的厚度提升，调节海绵的水分饱和度逐渐递减，调节海绵可以精细调节海绵顶部的含水率，从而使得暖端的水分以非饱和的形式实现源源不断的补水，并且，计量组件测量水槽的质量，通过质量差，可以检测出对试样盒内部土体的补水量，便于实验计算，本技术实现开放冻胀的暖端补水条件稳定、量化并可控的目的，同时模拟出非饱和土的实验形式进行，符合工程实际。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，以所述重量称在所述补水组件吸水平衡时测量的重量为G0，以所述重量称在所述试样盒内样品发生水分迁移后测量的重量为G
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，所述补水组件对所述试样盒内样品的补水量满足：在测量开始之前，需要保证补水组件的动力海绵和调节海绵在水分迁移过程中处于平衡状态，即吸水平衡状态，保持调节海绵的顶面的水分饱和度稳定，此时可以将水槽的起始重量记录为G0，接着试样盒的暖端贴合在调节海绵的顶面、并开始进行土体的水分迁移，重量称可以记录水槽在实验过程的重量G
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，实验人员通过将起始重量G0减去水分迁移后重量G
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，即可获取补水组件对样品的补水重量方便后续实验计算，将微观的水分迁移过程转换成重力的变化，便于实验人员直观地观测水分迁移的情况，实现开放冻胀的暖水端补水可控的状态。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，所述计量组件还包括控制器，所述重量称电连接所述控制器。控制器可获取重量称实时测量的多个信息G
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，实现重量称在土体水分迁移过程的实时监测，接着，计算出多个测量信息G
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所对应时间节点下的水槽补水量实现实验状态的实时监测，方便生成补水量与时间的关系曲线，便于实验进行，提高实验效果。
[0010]作为上述技术方案的另一种改进，所述调节海绵可拆卸连接于所述支撑架上。实现调节海绵的可更换，使得实验人员在实验前，可以根据所需要的暖端水分饱和度来选择不同孔隙大小的调节海绵，实现暖端饱和度的量化控制，实验可以模拟不同土体饱和度的补给条件，提高实验效果。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，所述试样盒可沿上下方向滑动、并固定于所述支撑架上。实验进行前，可以调整试样盒的高度，方便调节海绵的更换，同时，可以对应的更换不同厚度的调节海绵，用以改变不同暖端饱和度，提高实验效果。
[0012]作为上述技术方案的另一种改进，所述支撑架上设有替换架，所述替换架与所述支撑架螺纹连接，所述替换架上设有上下贯通的连接通孔，所述调节海绵的侧壁粘贴于所述连接通孔的内壁。调节海绵的周壁粘在替换架的连接通孔上，当实验人员更换调节海绵时，直接将替换架从支撑架上拆卸即可实现，方便快捷提高调节海绵的安装稳定性，并且，实现调节海绵的使用完整性，同时，可减少调节海绵在竖直方向上的水分迁移造成影响，保证实验效果。
[0013]作为上述技术方案的另一种改进，所述动力海绵的横截面、所述调节海绵的横截面均与所述试样盒的横截面相互匹配。动力海绵、调节海绵、试样盒之间的贴合面相互匹配，保证水分迁移在分级的均匀性和顺畅性。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述水槽的横截面面积与所述动力海绵的横截面积的比值n＞10。水槽的总质量包括水槽的重量、液体的重量以及动力海绵的浮力反作用力，水槽的液面面积为动力海绵横截面积的十倍以上，使得在水分迁移过程中，减少动力海绵所受的浮力变化值，进而减少重量称的测量结果造成影响，提高实验精度。
[0015]作为上述技术方案的另一种改进，本技术还包括密封板，所述密封板盖合于所述水槽的开口，所述密封板的端面设有安装通孔和透气通孔，所述补水组件位于所述安装通孔内。密封板封盖在水槽的开口上，并保证补水组件的安装，减少水分蒸发对测量精度的影响，同时，在密封板上额外开设以平衡水槽内气压的透气通孔，减小水槽内外气压差对测量精度的影响，提高测量精度。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
[0017]图1是本技术一实施例提供的开放冻胀实验系统的计量式毛细补水装置的结构图；
[0018]图2是图1中A区的局部放大图。
[0019]附图中：110
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支撑架、120
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试样盒、130
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水槽、140
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动力海绵、150
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种开放冻胀实验系统的计量式毛细补水装置，包括支撑架(110)和试样盒(120)，所述试样盒(120)设置在所述支撑架(110)上，其特征在于：包括：开口朝上的水槽(130)；补水组件，其包括动力海绵(140)和调节海绵(150)，所述动力海绵(140)和所述调节海绵(150)设置在所述支撑架(110)上，所述动力海绵(140)的底面伸入所述水槽(130)内，所述试样盒(120)的底面设有渗透通孔，所述试样盒(120)、所述调节海绵(150)和所述动力海绵(140)自上而下依次贴合，所述动力海绵(140)的孔隙小于所述调节海绵(150)的孔隙；计量组件，其包括重量称(160)，所述水槽(130)放置在所述重量称(160)上。2.根据权利要求1所述的一种开放冻胀实验系统的计量式毛细补水装置，其特征在于：以所述重量称(160)在所述补水组件吸水平衡时测量的重量为G0，以所述重量称(160)在所述试样盒(120)内样品发生水分迁移后测量的重量为G
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，所述补水组件对所述试样盒(120)内样品的补水量满足：3.根据权利要求2所述的一种开放冻胀实验系统的计量式毛细补水装置，其特征在于：所述计量组件还包括控制器(170)，所述重量称(160)电连接所述控制器(170)。4.根据权利要求1所述的一种开放冻胀实验系统的...
【专利技术属性】
技术研发人员：王震，熊方涛，杨燚，陈嘉业，黄恩玥，周志豪，唐远东，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：新型
国别省市：
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