[发明专利]一种温度控制土壤膨胀仪

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程土工试验技术领域，具体涉及一种温度控制土壤膨胀仪，适用于测 量不同温度下的土体在浸水过程中体积增大膨胀量。

背景技术

在自然条件下，土体自身存在一个初始温度场，温度沿着土体深度的增加而逐渐变化， 进而影响到土体的工程性质。而我们使用传统土壤膨胀仪对粘性土的膨胀量进行量测时，往 往是在常温的条件下进行的，忽略了温度的影响，最后测得的膨胀量是不准确的，也不能满 足实际工程的需要。同时，使用传统的膨胀仪对粘性土膨胀量进行测量时，需要人为地每隔 2h测计数据采集仪一次，直至两次读数差值不超过0.01mm时膨胀稳定，工作效率低，试验 误差亦大。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷及不足，本发明提供一种温度控制土壤膨胀仪，能够对实验温 度精确控制和测量，开展不同温度下的土体膨胀率试验；同时对土体膨胀量实时数据自动化 采集，所测数据准确，解决了膨胀量不能连续测量和自动记录、误差较大的缺点。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种温度控制土壤膨胀仪，包括盛水容器、顶 盖、温度控制系统和位移采集系统。具体结构和连接关系为：

所述顶盖固定在盛水容器上。

所述盛水容器包括底座、外壁以及可调节支座，底座与外壁焊接，底座下设有可调节支 座，外壁通过导线与温度控制器相连接。

所述温度控制系统包括硅橡胶电热片、温度传感器、导线以及温度控制器，所述硅橡胶 电热片设置于外壁夹层内，温度传感器通过螺帽固定于顶盖上，温度传感器的一端置于盛水 容器内的水中，另一端通过导线与温度控制器相连接，温度控制器接电源。

所述位移控制系统包括轴向位移传感器、导线和数据采集仪，所述轴向位移传感器通过 螺帽固定在顶盖的中央，轴向位移传感器一端与垫片顶部相接触，另一端通过导线与数据采 集仪相连接，数据采集仪连接电源，数据采集仪自动采集记录试验过程中的垫片的轴向位移 变化。

所述外壁为夹层结构，外壁外部设有一层玻璃纤维。

所述硅橡胶电热片为软性可弯曲的薄膜状电热器件，均匀紧贴在盛水容器外壁夹层的内 壁上。

所述底座内设置注水通道，通过注水通道往盛水容器注水。

所述顶盖通过固定螺栓固定连接在盛水容器外壁上，顶盖上设置排气阀，顶盖中央固定 设置有轴向位移传感器，旁边固定设置温度传感器。

所述排气阀连通盛水容器内部与外部空气，保持大气平衡，有利于实验时通过注水通道 往盛水容器内部注水，同时避免粘性土遇水膨胀时压缩内部空气引起的误差。

所述垫片上带有多个孔隙，以便于膨胀土遇水膨胀过程中的气泡排放。

所述顶盖底部与外壁顶面通过固定螺杆连接，顶盖四周的圆孔与外壁四周的圆孔一一对 应。

所述盛水容器底座中央设有环状水槽，环状水槽上放置透水石，透水石上放置环刀，环 刀内部为土样；透水石和环刀外部设置一护环，防止膨胀；环刀上放置另一导环，通过只螺 杆固定于底座；土样上放置垫片，垫片顶部与轴向位移传感器一端相接触。

本发明的突出效果在于：

1、由于设置了温度控制系统，实现了对实验温度的精确控制和测量，能够在不同温度 下进行粘性土膨胀率试验。

2、由于设置了位移采集系统，实现了数据测量和采集的自动化，减少了测量过程中每 2h读数的繁琐性，提高工作效率，且所测数据精确。

3、为了使土样整体均匀受热，在盛水容器外壁均匀紧贴硅橡胶电热片，有效保证了加 热的均匀性。

4、为了防止盛水容器内热量的散失，将盛水容器外壁设置了夹层结构，并在外壁设置 玻璃纤维，同时还在盛水容器顶部设置了顶盖，有效防止盛水容器内热量的散失。

附图说明

图1为本发明所述的温度控制土壤膨胀仪的结构示意图；

图2为本发明所述的温度控制土壤膨胀仪的安装顺序示意图。

其中：1-排气阀，2-顶盖，3-螺杆，4-外壁，5-玻璃纤维，6-导环，7-环刀，8-硅橡胶 电热片，9-护环，10-底座，11-可调节支座，12-垫片，13-土样，14-透水石，15-轴向位移 传感器，16-温度传感器，17-导线，18-数据采集仪，19-温度控制器，20-螺杆，21-注水管 道。

具体实施方式