[发明专利]沉积物容重测量装置及方法

说明书

一种沉积物容重测试装置及方法，包括底座、水平调节旋钮、竖直支架以及顶座，底座上表面设有电子天平，电子天平上设有插孔；竖向支架装有慢速电机，电机头部设有取样针卡扣，顶座装有微型近距离三维激光扫描仪、数据采集装置、单片机及显示屏。设备提供两种测试模式，可以测定不同塑性状态沉积物的容重，软塑、硬塑状态沉积物利用取样针取样测定，流塑状态沉积物直接将样品置于不透光玻璃片上后，置于电子天平上测定样品的体积和质量。本发明将微型近距离三维激光扫描仪应用于沉积物体积的测定上，可以非常精确的测定样品量较小沉积物的体积，从而获得精确的沉积物容重数据，克服了样品量少、含水量高、流塑状态沉积物容重难以准确测试的问题。

技术领域

本发明涉及一种沉积物物理性质数据测试设备，具体涉及一种沉积物容重测量装置，用于样品量较小或呈流塑状态沉积物样品容重的测试。

背景技术

沉积物容重是沉积学、沉积工程与环境领域的重要基础物理参数之一，可以间接反映沉积物的组成、孔隙比、含水率甚至沉积物的力学性质等特征，是在沉积物物理力学研究中不可或缺的测定指标。

目前，沉积物容重常用的测定方法主要有环刀法、水替代法、封蜡法、计算法等。水替代法、封蜡法等测定沉积物容重存在精度较低、误差大、操作繁琐等问题，不适用于在野外进行沉积物容重的快速测量。环刀法是目前沉积物容重测试的标准方法，利用体积一定的钢制环刀压入已获得的沉积物中，取出后将环刀两端修平、外侧擦净，通过测定环刀内沉积物的质量并除以环刀的体积来计算沉积物的容重，该方法适用于样品量大、含水量少、塑性指数较高的沉积物，样品量少、含水量大、流塑状态的沉积物则无法利用该方法进行测试。

CN201310554449公开了一种测定土壤容重的测定系统及方法，利用置换气体的方式获得沉积物的体积数据，气体的可压缩性太大，受温度影响较大，但该发明仅仅考虑了压力对气体体积的影响，没有考虑温度，因此，该方式也存在一定的误差。

上述测定沉积物容重的设备和方法均存在一定的问题，各种方法的测试精度受人为因素影响较大。因此，提出一种新型的沉积物容重测试装置，快速、精确的测定不同塑性状态沉积物的容重，而不受沉积物样品量少、含水量高以及塑性状态的影响，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的沉积物容重测量装置及方法，以快速、精确的测定不同塑性状态沉积物的容重，而不受沉积物样品量少、含水量高以及塑性状态等因素的影响。

一种沉积物容重测量装置，其特征在于该装置包括设备支架，该设备支架由位于下方的底座、底座底部的水平调节旋钮、底座一侧的竖直支架以及位于竖直支架上方的顶座组成；底座上表面靠近竖直支架的位置设有水平监测气泡，正中装有电子天平，电子天平上设有未贯穿的插孔；竖向支架内侧中部装有转轴水平设置的慢速电机，慢速电机头部设有卡扣，该卡扣用于在测定沉积物体积时固定取样针；顶座底面正中装有微型近距离三维激光扫描仪；顶座内部设有数据采集装置、单片机、数据输出端口和电池仓，其中数据采集装置用于采集沉积物的三维激光扫描数据和质量数据，单片机用于将数据采集装置获得的数据进行处理，得到沉积物的质量、体积和容重数据，数据输出端口用于数据的输出，电池仓用于野外工作无电源时的设备使用；所述顶座外侧面设有显示屏。

所述装置还设有外部电源线，方便在室内使用时连接室内电源，减少电池的使用。所述取样针为实心结构。

所述的顶座外侧面还设有设备控制按钮，所述设备控制按钮包括电源开关、体积扫描控制键、电子天平控制键和信息输入键。

该设备提供两种测试模式，可以测定不同塑性状态沉积物的容重，其中，软塑、硬塑状态沉积物利用取样针取样测定，流塑状态沉积物直接将样品置于不透光玻璃片上后，置于电子天平上测定样品的体积和质量。