[发明专利]一种不规则土体土壤收缩率测定装置及收缩特征曲线绘制方法

说明书

本发明公开了一种不规则土体土壤收缩率测定装置及收缩特征曲线绘制方法，能够在非接触状态下对土壤水平、垂直两个不同方向上的收缩变化量进行测定，可进减少了对土体自然收缩过程的干扰，连续观测土壤收缩过程，并且适用于凸型不规则土体的测量，同时提出了一种绘制土壤收缩特征曲线的方法，可用于研究土壤的收缩特征。本发明操作简单，采用的测量仪为mm级别，测量精度高。本发明拓展性高，可根据所要测量的土壤颗粒级别进行激光探头以及数量的调整，更好的描述土体收缩产生沉降或裂缝。

技术领域

本发明涉及一种不规则土体土壤收缩率测定装置及收缩特征曲线绘制方法，属于土壤监测技术领域。

背景技术

土壤的体积伴随着土体内水分的变化而产生变化，土体水分流失会使土壤产生收缩，出现表面下沉、裂缝等现象。土壤收缩产生裂隙为优先流的形成创造条件，造成农田渗漏，影响土壤溶质的迁移；同时土壤收缩变化对道路、河堤等建筑物造成影响，甚至导致坍塌、沉降、开裂等。因此，研究土壤收缩过程对理解土壤结构形成及结构特性具有重要意义。

土壤收缩过程通常采用土壤容积随水分变化来描述，土壤容积的测量一般可分为两种，一种是根据阿基米德原理采用排容积法直接测定；另一种是通过直接测量重塑土或原状土的体积变化。采用排容积法测定土壤容积变化，步骤繁琐、便捷性差，且对土壤进行涂层包裹影响测定结果且不能实现动态观测；采用重塑土或者是规则土体的收缩曲线测定，很大程度上破坏了土壤原先结构，其收缩过程与实际收缩有较大差距，采用环刀法取样直接量测往往难于观察，垂直方向上体积变化测定人为误差较大。

因此，目前对于土壤收缩曲线的测定大多数采用扰动土土柱或环刀取样进行测量，对于较小尺度的土体的收缩规律测量并不实用。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种不规则土体土壤收缩率测定装置及收缩特征曲线绘制方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，一种不规则土体土壤收缩率测定装置，包括：计算机，还有与计算机连接的重力传感器、匀速旋转驱动机构，以及收缩测量机构。

所述重力传感器上表面设置有称重台，所述重力传感器通过数据线与计算机相连接，其称重数据可传输至计算机；通过数据线与匀速旋转驱动机构连接且通过旋转调节键设置旋转角度。

所述匀速旋转驱动机构包括：步进电机和时间继电器驱动单元；步进电机的转轴上方连接有可拆卸的载物台，左侧设置直角支架，上方设置旋转连接杆，步进电机和时间继电器驱动单元通过数据线相连接。

所述时间继电器驱动单元能够根据步进电机旋转速度使其匀速旋转一周后停止。

所述收缩测量机构包括水平测量仪和垂直测量仪；垂直测量仪通过直角支架与步进电机连接，水平测量仪通过伸缩支架与旋转连接杆尾端相连接。

所述收缩测量机构用于连接计算机。

进一步的，水平测量仪上沿垂直方向等间距设置有水平激光探头。垂直测量仪沿水平方向等间距布置有垂直激光探头。

进一步的，所述水平测量仪包括：本体、水平激光探头、第四数据线、第一安装螺栓；所述本体上共布置个水平激光探头，每个水平激光探头前设置有遮光板，可用于遮挡关闭探头；本体一侧通过第一安装螺栓与伸缩支架顶部相连接，所述本体通过第四数据线与计算机相连接。

进一步的，所述伸缩支架包括：第二安装螺栓、伸缩杆、第二安装螺栓孔。伸缩杆顶部的第二安装螺栓孔与水平测量仪本体一侧的第一安装螺栓相连接，伸缩杆底部第二安装螺栓与旋转连接杆尾端第一安装螺栓孔相连接，通过伸缩杆可调节水平测量仪的高度，使其对准土体中心位置。