【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土工试验数据测量设备领域，特别涉及兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置。
技术介绍
1、随着岩土工程领域的不断发展，岩土工程土体测量技术也需要更准确，更便捷。在岩土工程中，膨胀力、渗透系数是体现土体力学性能的重要指标，土体膨胀力大小还与地基沉降，边坡稳定等有着密切的关系，因此一种更加准确的测量方式以及测量装置非常重要。现在对土体膨胀力的测量多根据《土工试验方法标准》(gbt 50123-2019)所提出的方法，其中试验仪器多为传统固结仪，存在一定的缺陷，导致测得实验数据精度低，试验困难，随着科学技术的发展，自动化的测量方法已经变得越来重要。
2、目前规范中所规定使用的测量方法，其试验过程冗长、复杂，且很容易受到人为因素的影响，导致数据复现性和重复性较差；此外繁琐的加载过程降低了试验的效率，也容易导致土体体积波动，土体结构发生变化，影响所测得膨胀力的准确性，使得部分试验人员难以按照标准进行试验，试样未膨胀完全便施加下一级荷载，导致土壤的膨胀力测得的有误差，且对土体微小变形下的膨胀力难以进行精准测量。
3、因此，需要寻求一种更便捷、准确且高效的土壤膨胀率测量方式和装置来代替传统测量，以确保相关试验数据的准确性。
4、此外，土样膨胀力的测定、渗透系数的测定以及对土样进行干湿循环和冻融循环都需要依赖于不同的试验装置，尚未出现一种可同时实现以上所有测量的一体化试验装置。
5、因此，提出兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置来解决上述问题很有必要。>
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，提供一种操作便捷，能够同时检测土样膨胀力和渗透系数以及能够对土样实现干湿循环和冻融循环的试验装置。精确测量出细微变形下的膨胀力且能够对膨胀力数据自动采集并实时监测的装置。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，包括试样筒、膨胀力测量系统、渗透压测量系统、冻融循环系统和干湿循环系统；
3、所述试样筒为空心柱状筒，试样筒顶部设有筒盖，试样筒底部有开口，开口处连接有底座，试样筒内盛装待测土样；
4、所述膨胀力测量系统包括加载组件、支撑组件、数据收集组件和控制组件，加载组件包括加压盖板、加载底座、加载轴和加载顶板，加载轴上部螺杆与横梁中部的竖直螺孔相连，螺杆上连接有伺服电机，加载顶板设置于加载轴中部，加载底座位于加载轴底部，加载底座处于试样筒的中心位置；
5、所述试样筒中的测土样上部和下部均设有透水结构，透水结构包括滤纸和透水石层，待测土样上部依次是滤纸、第二透水石层和滤纸，待测土样下部依次是滤纸、第一透水石层和滤纸，加压盖板置于第二透水石层上方，加压盖板上开设有多个排气孔；
6、所述支撑组件包括支撑底座、支撑架、横梁、水平调节底脚和橡胶底座，支撑架下端固定在支撑底座上，支撑架上端可拆卸的连接有一横梁，所述横梁的中部竖直设有一螺孔，横梁通过两侧的定位螺丝带动加载组件在支撑架上上下调整位置；
7、所述数据收集组件包括位移传感器、压力传感器、温湿度传感器和数据采集器。
8、优选的，所述底座通过螺栓连接在试样筒底部，底座和试样筒接触面之间设有密封条，所述底座上设有一个注水孔和一个排水孔，注水孔位于底座中央位置。
9、优选的，所述支撑底座下部连接有两个水平调节底脚和两个橡胶底座。
10、优选的，所述位移传感器固定于支撑架上，位移传感器上的测量端接触加载顶板，压力传感器位于加载轴和螺杆之间，温湿度传感器设置有三个，三个温湿度传感器等距穿过试样筒并插入试样中，三个温湿度传感器皆通过数据线连接到数据采集器上，所述数据采集器将数据信号传送至智能终端进行采集和储存。
11、优选的，所述控制组件包括伺服电机和智能终端，智能终端的输出端连接到伺服电机。
12、优选的，所述渗透压测量系统包括位于第二透水石层上方的防水盖板和量筒，所述防水盖板上有一个联通上下的孔洞，量筒下部开口与孔洞紧密连接。
13、优选的，所述冻融循环系统包括冷浴制冷循环机、硅胶管和第一给排水组件，所述第一给排水组件连接试样筒下部的第一透水石层，通过外接低温恒温搅拌反应浴实现温度控制，通过硅胶管与试样筒筒壁内腔形成循环系统。
14、优选的，所述第一给排水组件包括橡胶软管、第一阀门、第二阀门、储水装置和氮气瓶，注水孔上设置有第一阀门，排水孔上设置有第二阀门，注水孔上设置有橡胶软管连通在第一透水石层和储水装置之间。
15、优选的，所述干湿循环系统包括第二给排水组件、远红外加热管、电加热丝、排气阀、排湿风机和排气管，所述试样筒内外壁之间的层结构中设置有夹层，电加热丝位于夹层中，远红外加热管固定于筒盖下部，排湿风机通过排气管连接于筒盖上方圆形开口，排气阀位于筒盖上方，与筒盖上的透气孔相连。
16、优选的，所述筒盖上方圆形开口处的排气管呈圆台形，后改为圆柱形，直至连通到排湿风机。
17、本专利技术的技术效果和优点：
18、1、本专利技术中支撑组件通过横梁等把加载组件组装完成后，由控制组件进行调节，由数据收集组件收集处理数据，记录位移和膨胀力的实时变化；
19、2、本专利技术中通过硅胶管与试样筒筒壁内腔形成循环系统，控制土体温度范围变化，能够满足对土体温度的精确控制。且温度控制面板在精确控制温度的同时可以定时，从而方便调节冻融时间，节省人力物力；
20、3、本专利技术中设置的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置保证了更便捷、准确且高效的土壤膨胀率测量，确保相关试验数据的准确性；
21、4、本专利技术中设置的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置能够实现测量土样膨胀力、渗透系数及对土样进行干湿循环和冻融循环，一体化设置，无需使用不同的试验装置，降低使用成本的同时增加了试验效率。
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1.兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：包括试样筒(1)、膨胀力测量系统、渗透压测量系统、冻融循环系统和干湿循环系统；
2.根据权利要求1所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述底座(33)通过螺栓连接在试样筒(1)底部，底座(33)和试样筒(1)接触面之间设有密封条，所述底座(33)上设有一个注水孔(37)和一个排水孔(38)，注水孔(37)位于底座(33)中央位置。
3.根据权利要求1所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述支撑底座(6)下部连接有两个水平调节底脚(9)和两个橡胶底座(10)。
4.根据权利要求1所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述位移传感器(11)固定于支撑架(7)上，位移传感器(11)上的测量端接触加载顶板(5)，压力传感器(12)位于加载轴(4)和螺杆(36)之间，温湿度传感器(13)设置有三个，三个温湿度传感器(13)等距穿过试样筒(1)并插入试样中，三个温湿度传感器(13)皆通过数据
5.根据权利要求1所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述控制组件包括伺服电机(16)和智能终端(17)，智能终端(17)的输出端连接到伺服电机(16)。
6.根据权利要求1所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述渗透压测量系统包括位于第二透水石层(31)上方的防水盖板(18)和量筒(19)，所述防水盖板(18)上有一个联通上下的孔洞，量筒(19)下部开口与孔洞紧密连接。
7.根据权利要求2所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述冻融循环系统包括冷浴制冷循环机(20)、硅胶管和第一给排水组件，所述第一给排水组件连接试样筒(1)下部的第一透水石层(30)，通过外接低温恒温搅拌反应浴实现温度控制，通过硅胶管与试样筒(1)筒壁内腔形成循环系统。
8.根据权利要求7所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述第一给排水组件包括橡胶软管、第一阀门(21)、第二阀门(22)、储水装置(23)和氮气瓶(24)，注水孔(37)上设置有第一阀门(21)，排水孔(38)上设置有第二阀门(22)，注水孔(37)上设置有橡胶软管连通在第一透水石层(30)和储水装置(23)之间。
9.根据权利要求1所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述干湿循环系统包括第二给排水组件、远红外加热管(25)、电加热丝(26)、排气阀(27)、排湿风机(28)和排气管(29)，所述试样筒(1)内外壁之间的层结构中设置有夹层，电加热丝(26)位于夹层中，远红外加热管(25)固定于筒盖(35)下部，排湿风机(28)通过排气管(29)连接于筒盖(35)上方圆形开口，排气阀(27)位于筒盖(35)上方，与筒盖(35)上的透气孔相连。
10.根据权利要求9所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述筒盖(35)上方圆形开口处的排气管(29)呈圆台形，后改为圆柱形，直至连通到排湿风机(28)。
...【技术特征摘要】
1.兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：包括试样筒(1)、膨胀力测量系统、渗透压测量系统、冻融循环系统和干湿循环系统；
2.根据权利要求1所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述底座(33)通过螺栓连接在试样筒(1)底部，底座(33)和试样筒(1)接触面之间设有密封条，所述底座(33)上设有一个注水孔(37)和一个排水孔(38)，注水孔(37)位于底座(33)中央位置。
3.根据权利要求1所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述支撑底座(6)下部连接有两个水平调节底脚(9)和两个橡胶底座(10)。
4.根据权利要求1所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述位移传感器(11)固定于支撑架(7)上，位移传感器(11)上的测量端接触加载顶板(5)，压力传感器(12)位于加载轴(4)和螺杆(36)之间，温湿度传感器(13)设置有三个，三个温湿度传感器(13)等距穿过试样筒(1)并插入试样中，三个温湿度传感器(13)皆通过数据线连接到数据采集器(14)上，所述数据采集器(14)将数据信号传送至智能终端(17)进行采集和储存。
5.根据权利要求1所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述控制组件包括伺服电机(16)和智能终端(17)，智能终端(17)的输出端连接到伺服电机(16)。
6.根据权利要求1所述的兼具干湿冻融循环与渗透系数测定功能的膨胀力测量装置，其特征在于：所述渗透压测量系统包括位于第二透水石层(31)上方的防水盖板(18...
【专利技术属性】
技术研发人员：马江平，马镖，崔宏环，李霞，张立群，李江，尹文峰，王跃庚，王雅超，万伟，戈晓炜，王荣，李续靖，
申请(专利权)人：张家口通泰控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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