[发明专利]土壤竖、径向膨胀变形与膨胀力关系测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤竖、径向膨胀变形与膨胀力关系测试仪。

背景技术

墙后膨胀土吸水膨胀受限，常常膨胀力过大发生破坏，造成巨大的经济损失，而采用土工格栅加筋柔性支护处治却很有效，主要是因柔性支护允许膨胀土吸水膨胀，膨胀力大为减小。如何确定膨胀土竖、径向膨胀力与有无竖、径向变形条件下的变化规律显得尤为重要。我国最新公路土工试验规程(JTG E40-2007)的膨胀力试验和膨胀率试验，均采用单轴固结仪测试，其仅能测定试样在有侧限条件下的膨胀力和膨胀率，而对于需要考虑径向(侧向)发生位移情况下进行膨胀力及膨胀率的试验来说却无能为力。例如，柔性支护处治膨胀土边坡，需要测试允许膨胀土吸水膨胀产生竖向与径向变形情况下的膨胀力与膨胀率，以对现实情况进行模拟。

现有测试仪器，单轴固结仪及其附属配件，包括：量表架；钢珠；加压上盖；透水石；环刀；护环；水槽；百分表；天平；秒表等。该测试仪器测试精度不高、人工加荷载、人工采集数据、无法测试径向膨胀率及膨胀力(交通部公路科学研究院中华人民共和国行业标准-公路土工试验规程(JTG E40-2007).2007.9：314-324)。

现有技术方案(膨胀力试验)：

按照规范制样和装样，进行预紧，安装百分表，调节指针位置，加入蒸馏水，随后再加入铁砂，称余砂重，最后换算为膨胀力(JTG E40-2007).2007.9：314-324)。

现有技术方案存在以下缺点：仅能测试有侧限条件下的竖向膨胀力和膨胀变形。无法考虑无侧限或者定量侧限条件下膨胀力和膨胀量的量测。人工量取余砂，不够精确；需人工记录试验结果，对数据的处理时间周期长。

发明内容

本发明目的是提供一种测试竖向与径向膨胀力与膨胀率的试验仪，解决了常规膨胀力与膨胀率试验仪的上述不足，可用于土体吸水后在有或无侧限条件下竖、径向膨胀力与膨胀变形的试验研究。

本发明的技术方案如下：

一种测试土壤竖向与径向膨胀力与膨胀变形的试验仪，该试验仪包括降低摩擦力装置、试样护环部件、围压及径向变形测试部件、竖向压力与变形测试部件、数据采集仪；降低摩擦力装置位于浸水槽中，试样护环部件置于浸水槽中央的降低摩擦力装置上；数据采集仪位于通过数据线与竖向压力与变形测试部件、围压及径向变形测试部件中的传感器连接，将采集到的数据输送到电脑。

所述的试验仪，竖向压力与变形测试部件包括圆形球座(20)、竖向推杆电机(19)、竖向位移推杆(18)、竖向力传感器(17)、竖向位移安装架(14)、带孔压头(15)、竖向位移传感器(16)；圆形球座(20)通过螺栓与反力架(1)连接、圆形球座(20)连接竖向推杆电机(19)，竖向推杆电机(19)连接竖向位移推杆(18)、竖向位移推杆(18)下部连接竖向力传感器(17)，竖向力传感器(17)下部连接竖杆(31)，竖杆(31)插入带孔压头(15)再通过透水石将力作用于试样上，带孔压头(15)上部有一水平杆(33)，竖向位移传感器(16)安装在竖向位移安装架(14)上，竖向位移传感器(16)的顶针置于水平杆(33)端部，竖向位移安装架(14)固定在底座(2)上。

所述的试验仪，降低摩擦力装置包括横向滑动底座(5)、纵向滑动块(4)、横向直线导轨(24)、围压测试底座(21)、万向平面轴承保持架(22)、滚珠(23)；横向滑动底座(5)固定在底座(2)上，纵向滑动块(4)和横向直线导轨(24)可在底座(2)的平面内实现X、Y向自由移动；围压测试底座(21)固定在浸水槽中央，其上为万向平面轴承保持架(22)，万向平面轴承保持架(22)厚度小于滚珠(23)的直径，滚珠(23)放置在万向平面轴承保持架(22)中承受围压外环块组件(13)和四块围压内环块组件(25)的重量；万向平面轴承保持架(22)在滚珠(23)的滚动下可相对于围压测试底座(21)任意运动，滚珠(23)穿过万向平面轴承保持架(22)接触围压测试底座(21)。

所述的试验仪，试样护环部件包括四块围压外环块组件(13)和四块围压内环块组件(25)；围压外环块组件(13)间通过螺栓(26)连接，其中两块围压外环块组件(13)带有延伸杆(32)，通过延伸杆(32)与右侧弓形施力杆(9)和左侧弓形施力杆(27)接触、传递荷载，每个围压内环块组件(25)有一突出圆端，突出圆端镶入围压外环块组件(13)的凹圆中传递荷载，且围压内环块组件(25)的突出圆端在试验过程中能自动调整位置，始终保持试样为圆形；