一种黄土样冻胀融沉量的量测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土样制取及变形测试仪器领域，更具体的涉及一种黄土样冻胀融沉量的量测装置及方法。
【背景技术】
[0002]长期以来，冻胀和融沉是西北寒区工程冻害问题的主要原因之一。冻融循环破坏了土颗粒间的连接，使土颗粒重新排列，导致季节冻土区黄土路基运营几年后发生大量的不均匀沉降、塌陷等病害，严重影响了工程设施的安全运营。因此，对土体在冻融循环作用下的体积变形规律的认识以及在冻融循环作用之后此土样力学性能的研究非常必要。目前国内外还没有较为成熟的用来测量土体的胀缩变形规律的试验装置以及制取原状三轴试验土样的工具。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种黄土样冻胀融沉量的量测装置及方法，进行三轴原状土样的制取及土体在冻融循环作用下冻胀融沉量的精确量测。
[0004]本发明提供一种黄土样冻胀融沉量的量测装置，包括:
[0005]底座，底座上固定连接有空心柱，空心柱内部设有环形刀，空心柱顶部连接顶盖，顶盖外周套接顶环，顶环与底座之间还固定有多个立柱，立柱围绕空心柱的外周均匀分布；
[0006]底座上还垂直设有支柱，支柱上活动连接有水平夹持器，水平夹持器与百分表的量杆活动连接，百分表置于顶盖的上方。
[0007]优选的，环形刀由两个可拆卸的空心半环形刀扣合而成，环形刀外圆周头部直径大于尾部直径，环形刀内圆周头部直径与尾部直径相同。
[0008]优选地，底座底部固定有橡胶减震垫。
[0009]优选地，环形刀的底部与底座之间设有透水石和薄膜且薄膜置于透水石之上；环形刀的顶部与顶盖之间设有透水石和薄膜且透水石置于薄膜之上。
[0010]优选的，环形刀外圆周上设有标尺。
[0011]优选地，顶盖与顶环之间使用密封剂密封。
[0012]优选地，立柱为4个。
[0013]优选的，空心柱为绝热空心柱。
[0014]—种土样冻胀融沉量量测方法，包括以下步骤:
[0015]使用环形刀垂直插入土中，取出三轴原状土样，将表面打磨光滑；
[0016]将带有土样的环形刀垂直放入空心柱中，带有土样的环形刀放置在透水石和薄膜之上；
[0017]在带有土样的环形刀上放置薄膜，薄膜上放置透水石；
[0018]盖上顶盖，将顶盖和顶环之间使用密封剂密封；
[0019]通过移动百分表的量杆，调节百分表的高度，使得百分表的量杆与顶盖接触，并将百分表归零；
[0020]将安装好的量测装置放在控温冰箱内，调节温度，观察百分表的读数，进行冻胀量的量测；
[0021]将控温冰箱中的测量装置取出放置在恒温箱内进行融沉量的测量。
[0022]优选的，控温冰箱的温度范围为-40°C到-10°C，控温精度为0.TC，恒温箱的温度为 20°C。
[0023]本发明中，用于量测冻胀融沉量的装置结构简单，操作方便，测量精度高，满足土样冻胀和融沉的要求，温度可精确控制，能够直接观测每个时间段或者冻融循环后土样的冻胀融沉量，在经历冻融循环后对土样无损坏，能够满足各种土样在冻融循环作用下的冻胀融沉量的量测，环形刀对于三轴原状土样的提取方便快捷，且能够保证土样的完整性。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
[0025]图1为本发明提供的一种黄土样冻胀融沉量的量测装置正视示意图；
[0026]图2为本发明提供的一种黄土样冻胀融沉量的量测装置俯视示意图；
[0027]图3为本发明提供的一种黄土样冻胀融沉量的量测装置环形刀主视图；
[0028]图4为本发明提供的一种黄土样冻胀融沉量的量测装置环形刀俯视图。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合本发明的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]如图1和图2所示，示例性的示出了本发明提供的一种黄土样冻胀融沉量的量测装置主示意图和俯示意图，该量测装置主要包括:底座11，底座11上固定连接有空心柱8，空心柱8内部设有环形刀7，空心柱8顶部连接顶盖4，顶盖4外周套接顶环5，顶环5与底座11之间还固定有4个立柱9，4个立柱9围绕空心柱8的外周均匀分布；
[0031 ]底座11上还垂直设有支柱13，支柱13上活动连接有水平夹持器2，水平夹持器2为平行的两个夹持杆组成，夹持杆两端分别使用紧固螺钉连接，水平夹持器一端使用紧固螺钉与支柱13连接，另一端与百分表I的量杆通过紧固螺钉连接，百分表I的量杆在夹持杆之间可上下移动，当高度调整好后将夹持杆另一端的紧固螺钉旋紧对百分表I的量杆进行紧固，百分表I置于顶盖4的上方。
[0032]其中，如图3和图4所示，环形刀7由两个可拆卸的空心半环形刀扣合而成，环形刀7的外圆周头部直径大于尾部直径，内圆周头部直径与尾部直径相同，环形刀7的尾部为锋利的刀刃状，可以方便插入土中，外圆周上还可有标尺，方便取出各种厚度的三轴原状土样；环形刀7的底部与底座11之间设有透水石和薄膜且薄膜置于透水石之上;环形刀7的顶部与顶盖4之间设有透水石和薄膜且透水石置于薄膜之上;底座11底部固定有橡胶减震垫12，能够保证量测的准确性，空心柱8为绝热空心柱，保证在测量时数据准确。
[0033]量测时，在底座11底部固定好橡胶减震垫12，在底座11上安装好支柱13和均匀分布的4个立柱9，并在4个立柱9的顶部固定顶环5 ；
[0034]将空心柱8放置在4个立柱9之间的底座11上，在空心柱8的底部放置透水石10，透水石10上放置塑料薄膜；
[0035]利用环形刀7尾部的刀刃部分插入土体中，取出要求高度的三轴原状土样6，将土样6外周打磨光滑；
[0036]将带有土样6的环形刀7垂直放入空心柱8中，将环形刀7放在塑料薄膜上面；
[0037]在带有土样6的环形刀7头部覆盖上塑料薄膜，在塑料薄膜上放置透水石，透水石填充放置的高度与空心柱8的顶部齐平；
[0038]盖上顶盖4，将顶盖4与顶环5之间使用凡士林密封，防止装置内部土体6的水分逸出，通过移动百分表I的量杆，调节百分表I的尚度，使百分表I的量杆与顶盖4接触良好，并调节百分表I的读数为零。
[0039]冻结土样:将整个安装好的装置放在控温冰箱DW-FL362低温冷冻冰箱内，调节所需温度，进行冻结试验，观察百分表I的读数量测冻胀量，控温冰箱的温度范围为_40°(:到-10°(:，控温精度为0.1°(:;
[0040]融化土样:将控温冰箱DW-FL362低温冷冻冰箱内的整个装置取出放入20°C恒温箱内，进行融化试验，观察百分表I的读数量测融沉量；
[0041]反复调节控温冰箱的温度，进行冻融循环，对土样的冻胀、融沉量进行量测。
[0042]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0043]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种黄土样冻胀融沉量的量测装置，其特征在于，包括: 底座(11)，所述底座(11)上固定连接有空心柱(8)，所述空心柱(8)内部设有环形刀(7)，所述空心柱(8)顶部连接顶盖(4)，所述顶盖(4)外周套接顶环(5)，所述顶环(5)与底座(11)之间还固定有多个立柱(9)，所述立柱(9)围绕所述空心柱(8)的外周均匀分布； 所述底座(11)上还垂直设有支柱(13)，所述支柱(13)上活动连接水平夹持器(2)，所述水平夹持器(2)与百分表(I)的量杆活动连接，所述百分表(I)置于顶盖(4)的上方。2.根据权利要求1所述的一种黄土样冻胀融沉量的量测装置，其特征在于，所述环形刀(7)由两个可拆卸的空心半环形刀扣合而成，所述环形刀(7)外圆周头部直径大于尾部直径，所述环形刀(7)内圆周头部直径与尾部直径相同。3.根据权利要求1所述的一种黄土样冻胀融沉量的量测装置，其特征在于，所述底座(11)底部固定有橡胶减震垫(12)。4.根据权利要求1所述的一种黄土样冻胀融沉量的量测装置，其特征在于，所述环形刀(7)与底座(11)之间设有透水石和薄膜且薄膜置于透水石之上;所述环形刀(7)与顶盖(4)之间设有透水石和薄膜且透水石置于薄膜之上。5.根据权利要求4所述的一种黄土样冻胀融沉量的量测装置，其特征在于，所述环形刀(7)外圆周上设有标尺。6.根据权利要求1所述的一种黄土样冻胀融沉量的量测装置，其特征在于，所述顶盖(4)与顶环(5)之间使用密封剂密封。7.根据权利要求1所述的一种黄土样冻胀融沉量的量测装置，其特征在于，所述立柱(9)为4个。8.根据权利要求1所述的一种黄土样冻胀融沉量的量测装置，其特征在于，所述空心柱(8)为绝热空心柱。9.一种使用任一权利要求1-8的装置的土样冻胀融沉量量测方法，其特征在于，包括以下步骤: 使用环形刀(7)垂直插入土中，取出三轴原状土样，将土样表面打磨光滑； 将带有土样的环形刀(7)垂直放入空心柱(8)中，带有土样的环形刀(7)放置在透水石和薄膜之上； 在带有土样的环形刀(7)上放置薄膜，薄膜上放置透水石； 盖上顶盖(4)，将顶盖(4)和顶环(5)之间使用密封剂密封； 通过移动百分表(I)的量杆，调节百分表(I)的高度，使得百分表(I)的量杆与顶盖(4)接触，并将百分表(I)归零； 将安装好的量测装置放在控温冰箱内，调节温度，观察百分表(I)的读数，进行冻胀量的量测； 将控温冰箱中的测量装置取出放置在恒温箱内进行融沉量的测量。10.根据权利要求9所述的一种土样冻胀融沉量的量测方法，其特征在于，所述控温冰箱的温度范围为-40°C^lj-10°C，所述控温精度为0.1°C，所述恒温箱的温度为20°C。
【专利摘要】本发明公开了一种黄土样冻胀融沉量的量测装置及方法，涉及土样制取及变形测试仪器领域。该量测装置包括底座，底座上固定连接有空心柱，空心柱内部设有环形刀，空心柱顶部连接顶盖，顶盖外周套接顶环，顶环与底座之间还固定有多个立柱，立柱围绕所述空心柱的外周均匀分布；底座上还设有垂直的支柱，支柱上活动连接有水平夹持器的一端，水平夹持器与百分表的量杆活动连接，百分表置于顶盖的上方。本发明中量测冻胀融沉量的装置结构简单，操作方便，测量精度高，满足土样冻胀和融沉的要求。
【IPC分类】G01N25/00, G01N25/14, G01B5/30, G01N33/24, G01N1/08
【公开号】CN105675844
【申请号】CN201610194200
【发明人】王家鼎, 谷琪, 许元珺, 陈鹏, 陈磊, 王安国
【申请人】西北大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月26日