[发明专利]一种测定土条塑限的装置及测定方法

说明书

本发明公开了一种测定土条塑限的装置及测定方法，琴键式承台、承载平台、驱动装置、支架、工作台和激光位移传感器，其中承载平台一侧呈外高内低的台阶型，另一侧连接有驱动装置，琴键式承台通过支架搁置于承载平台上方且琴键式承台和承载平台通过支架设于工作台上。琴键式承台两端连接电流采集系统，并且位移传感器位于琴键式承台的土条上方。电机将承载平台从琴键式承台下方逐渐抽出，使琴键模块依次转动掉落，并用位移传感器记录土条的挠度的变化，通过测定不同含水率的土条的的逐级挠度比来确定土条的塑限。本发明通过土条弯曲试验来测算土条塑限，测定方法简单，测定过程快速并且测定结果准确。

技术领域

本发明属于岩石工程技术领域，具体涉及一种测定土条塑限的装置及测定方法。

背景技术

细粒土随着含水率的减小，分别处于流动态、可塑态、半固态和固态。塑限是细粒土呈可塑态的下限含水率、半固态的上限含水率，即细粒土处于可塑状态与半固体状态之间的界限含水率。目前现有技术中用于测塑限的方法包括落锥法和搓滚法。

落锥法是指将圆锥仪锥角接触试样表面，使得圆锥在自重作用下沉入试样内，经5s后立即测读圆锥下沉深度，根据试样的含水率以及圆锥的下沉深度绘制关系曲线，在该直线上，查得下沉深度为2mm所对应的含水率为塑限，然而该方法反映的是土体的不排水抗剪强度，将塑限含水率对应的不排水强度定义为170kPa，根据落锥贯入深度与不排水抗剪强度之间的关系，确定塑限含水率。如中国专利CN209400524U公开了一种改进圆锥仪的光电式液塑限联合测定仪，包括圆锥体和两组平衡锤，所述圆锥体包括连接体和连接于所述连接体下端的锥头，每组所述平衡锤包括一圆弧杆和分别设于所述圆弧杆的两自由端的两重力锤，其中一所述圆弧杆穿过所述连接体，另一所述圆弧杆穿过所述锥头，同组的两重力锤相互对称设置，以确保圆锥体垂直下落。然而以抗剪强度为试验基础并不能反映土的可塑性，即土体从延性转变为脆性的含水率，因此用抗剪强度定义土的界限含水率已经偏离了塑限本身的定义。

搓滚法试验是用手掌在毛玻璃板上搓滚土条，当土条直径达3mm时产生断裂，此时的含水率为塑限；若不产生裂缝及断裂，表示此时试样的含水率高于塑限；当土条直径大于3mm时即断裂，表示试样含水率小于塑限；若土条在任何含水率下始终搓不到3mm即开始断裂，则该土无塑性。然而采用搓滚法测定时，土条直径的均匀性难以保证，搓滚力度难以保持一致且人为误差较大、重复性差。中国专利CN108169127A公开了一种搓条法测塑限含水量的便捷搓条器及其使用方法，第一卡槽与第二卡槽平行分布，各第一滚动轴的一端与毛玻璃板的前端相连接，各第一滚动轴的另一端活动内嵌于所述第一卡槽内，各第二滚动轴的一端与毛玻璃板的后端相连接，各第二滚动轴的另一端活动内嵌于所述第二卡槽内，手柄固定于毛玻璃板的上表面，各第一伸缩杆的端部与第一卡槽相连接，各第二伸缩杆的端部与第二卡槽相连接，摄像头位于毛玻璃板的右侧，各第一伸缩杆的端部与第一卡槽相连接，各第二伸缩杆的端部与第二卡槽相连接。然而该装置仅利用摄像头来观察土条是否开裂，会由于人为观察的误差导致测定结果不准确。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种利用弯曲试验测定土条塑限的装置及测定方法，通过对不同含水率的土条进行弯曲试验，并根据土条在自重弯曲过程中的挠度变化来确定土的塑限，该方法可准确直观、简单快速地测得土条的塑限。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种测定土条塑限的装置，包括工作台、通过支架设于所述工作台上的承载平台、搁置于所述承载平台上的琴键式承台，以及驱动所述承载平台靠近或远离琴键式承台的驱动装置，所述承载平台与所述支架滑动连接；所述承载平台一侧呈外高内低的台阶型，所述承载平台另一侧连接所述驱动装置，所述琴键式承台由多个琴键模块和贯穿所述琴键模块的转动轴和固定轴组成，所述转动轴和所述固定轴的两端放置于所述支架上，所述转动轴设于靠近所述台阶型的一侧，所述固定轴设于背离所述台阶型的一侧，两端的两个所述琴键模块上各预制一个电极，且所述琴键式承台上方设有位移传感器。