[发明专利]一种体积变化测定仪

说明书

本发明公开了一种体积变化测定仪，主要用于在土工试验中精确测量试样总体积变化量。所述的体积变化测定仪主要包括转换箱(1)、顶室(2)和数显表(3)，通过旋转体积变化测定仪转换箱(1)上的转向开关(21)改变箱体内部的管路连接，进而改变体积变化测定仪顶室(2)的设置，并采用数显表(3)测量体积变化测定仪内部的活塞(17)的位移变化，换算得到试样体积变化值。本发明所述的体积变化测定仪结构设计合理，操作简单，应用范围广，测量精确度高，可实现土工试验过程中试样总体积变化的精确测量，可与多种试验设备联合使用，稳定性能高，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及一种体积变化测定仪，尤其涉及一种非饱和土试验过程中能够精确测量试样总体积变化的装置，可与多种土工试验仪器联合使用，如非饱和土三轴仪等。

背景技术

在土工试验中，试样的体积变化在一定程度上反映着土体的压缩、剪胀等物理特性。根据土的含水情况，可将土体分为两种，即饱和土和非饱和土；对于饱和土样，试验过程中土体体积的变化量等于试样的排水量，通常采用体变管或者反压控制器进行测量，前者易受到外界环境和人为因素等的影响，测量精度低。

对于非饱和土试样，由于土体中包含有固相、气相和液相，其中气相和液相是可压缩的，故试验过程中土体的体积变化量不仅与液相有关，也与气相有关，此时将不能采用上述方法进行试样体积变化的测量。通常，其测量方法可分为以下几种：一是测量试样周边液体的体积变化来间接测量，二是分别测量试样中气相和液相的体积变化，三是利用高清图像处理等先进技术直接测得试样的体积变化。由于后两种方法难以操作、高成本、测量精度难以掌控等问题，第一种方法得到了广泛的应用。

而针对第一种方法，现有的仪器多采用与压力室相连接的体变管测量试样周围液体体积变化，或者采用连通型双压力室结构测量内室水位变化等方法间接得到试样的体积变化。通常，前者易受到环境温度的影响，测量精度难以控制，且难以生成连续的数据；而后者则由于内室尺寸较大，试样变化引起的液体水位变化难以测量，试验精度较低，难以达到试验要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种精度高、实用性强土工试验用的体积变化测定仪，通过与土工试验仪器的周围压力源相连接，测量稳压过程中因试样体积变化而补偿的压力源液体体积量，进而精确测得试验过程中试样的总体积变化。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种体积变化测定仪，其特征在于，它包括转换箱、与转换箱相连的顶室和与顶室相连的数显表；

所述的转换箱包括箱体、地脚、控制开关、转向开关和侧筒壁管线接口，所述的箱体的顶板上开设有用于安装顶室的圆孔，所述的地脚固定在箱体的下底板上，控制开关和转向开关分别安装于箱体的面板上，通过控制开关和转向开关不同的转向，可实现管路的不同连接方式；所述的两个侧筒壁管线接口位于箱体的两侧面上，通过通水管线分别与土工试验仪器的周围压力源和压力室相连接；

所述的顶室包括下封盖、悬臂杆、数显表夹具、封盖、第一连接头、第二连接头、第一排气帽、第二排气帽、连杆、第一管线快插接口、第二管线快插接口、第一储水腔体、第二储水腔体、侧筒壁和活塞；

所述的下封盖和封盖分别固定于侧筒壁的两端，并通过连杆相连接，连杆两端采用螺母进行固定；

所述的封盖上表面和下封盖下表面分别安装有第一连接头和第二连接头，第一排气帽和第二排气帽分别固定在第一连接头和第二连接头上；

所述的活塞位于侧筒壁内部，活塞的上部和下部分别放置有第一储水腔体和第二储水腔体，第一储水腔体通过圆柱头螺钉密封固定于活塞上，第二储水腔体通过圆柱头螺钉密封固定于下封盖上；

所述的封盖内部设置有L型的第一容水通道，L型的第一容水通道一端与第一连接头连接固定，另一端与第一管线快插接口连接固定，L型的第一容水通道在L型的拐角处与第一储水腔体相连通；