專利名稱：一種變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土力學(xué)和土壤測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
變性土是一種吸水膨脹、失水收縮顯著的土壤，這種土壤在世界范圍內(nèi)分布很廣泛，截至目前已經(jīng)有40多個(gè)國(guó)家發(fā)現(xiàn)有變性土的存在，由于變性土這種顯著膨脹收縮的特性，給當(dāng)?shù)氐慕ㄖ稗r(nóng)用帶來(lái)很多破壞，以中國(guó)為例，我國(guó)是膨脹土分布最廣的國(guó)家之一， 每年都有大量工程建筑遭受膨脹土的嚴(yán)重破壞。初步估計(jì)，我國(guó)每年因土的膨脹性造成各類工程建筑物破壞的損失，大約在數(shù)億元以上。鑒于此，對(duì)變性土膨脹收縮性能的研究是急需解決的一個(gè)問(wèn)題。在美國(guó)土壤系統(tǒng)分類和中國(guó)土壤系統(tǒng)分類中變性土是一個(gè)土綱。它是一種富含 2 I型膨脹性礦物的粘質(zhì)土壤。這種土壤干燥時(shí)土體強(qiáng)烈收縮形成裂隙，吸水膨脹后體積增大，具有強(qiáng)烈脹縮和擾動(dòng)特性的粘質(zhì)土壤。因此，膨脹收縮特性是變性土的基本特性，在土壤的鑒定和分類中，土壤膨脹系數(shù)是重要的診斷特性和指標(biāo)；在工程建設(shè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中， 土壤膨脹系數(shù)是了解土壤基本性質(zhì)的主要指標(biāo)，如膨脹土分布區(qū)的道路、建筑物和其它土建工程項(xiàng)目都需要測(cè)定土壤的膨脹系數(shù)；由于土壤膨脹也強(qiáng)烈影響土壤水分運(yùn)動(dòng)和管理， 在土壤水分和耕作等農(nóng)業(yè)管理中也需要測(cè)定土的膨脹系數(shù)；土的膨脹系數(shù)也是判斷膨脹土改良和處理技術(shù)的主要指標(biāo)。目前，國(guó)內(nèi)外土工和土壤物理學(xué)領(lǐng)域?qū)ψ冃酝僚蛎浶缘臏y(cè)定主要有薩冉樹脂法、 搓條法和針管法，其中最常用的是后兩種，土壤測(cè)試中搓條法和針管法都是先將土裝入環(huán)刀中，底部用濾紙和紗布封好，浸水飽和24小時(shí)，然后放到石英砂上失水24小時(shí)，等到能成型再進(jìn)行搓條法和針管法測(cè)定。搓條法在搓條時(shí)由于每次用力不同導(dǎo)致條的形狀、直徑都不同，針管法在取樣時(shí)對(duì)土柱有擠壓力，每次擠壓力的大小不同，導(dǎo)致測(cè)定條件很難控制一致；搓條法和針管法在烘干過(guò)程中不僅長(zhǎng)度會(huì)減小，直徑也會(huì)減小，對(duì)膨脹系數(shù)的測(cè)定產(chǎn)生較大影響；搓條法和針管法在處理和測(cè)試過(guò)程中都需要比較長(zhǎng)的時(shí)間、操作繁瑣、人為因素影響較大，測(cè)定結(jié)果的重現(xiàn)性差。因此，發(fā)明一種能避免人為因素影響、重現(xiàn)性好的土壤膨脹系數(shù)測(cè)定裝置與方法，具有重要的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可反復(fù)利用的變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便， 測(cè)試效率高。一種變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置，包括盛水容器、帶有刻度的內(nèi)管及帶有活塞桿的活塞，所述的盛水容器的底面帶有第一通孔，所述的內(nèi)管架設(shè)在盛水容器中，所述的活塞位于內(nèi)管中且與內(nèi)管的內(nèi)壁之間帶有過(guò)水間隙，所述的活塞頂部設(shè)有用于阻擋試樣的透水部件，所述的活塞桿貫穿所述的第一通孔且與第一通孔內(nèi)緣密封配合。
所述的變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置還包括底座以及固定在該底座上的固定桿，所述的內(nèi)管通過(guò)第一連接件與所述的固定桿連接，所述的盛水容器通過(guò)第二連接件與所述的固定桿連接。所述的盛水容器安放在所述的底座頂面，所述的底座帶有位置與所述的第一通孔相應(yīng)的第二通孔，所述的活塞桿依次貫穿所述的第一通孔、第二通孔，所述的活塞桿的長(zhǎng)度大于內(nèi)管的長(zhǎng)度，以便于測(cè)試樣品的更換。作為優(yōu)選，所述的盛水容器和內(nèi)管同軸布置，以便于直觀觀察水和試樣的高度。作為優(yōu)選，所述的第一連接件、第二連接件均為管夾，以?shī)A緊固定內(nèi)管、外管。作為優(yōu)選，所述的盛水容器的外壁帶有刻度，以便于讀取測(cè)試樣品膨脹時(shí)的吸水量。作為優(yōu)選，所述的透水部件為兩張濾紙以及位于這兩張濾紙間的透水石。本發(fā)明還提供了上述變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置在土壤膨脹系數(shù)測(cè)定中的應(yīng)用。所述的變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置的應(yīng)用方法為將活塞拉至內(nèi)管的最底端，把變性土裝入內(nèi)管中，輕輕拍實(shí)，以控制土壤容重在要求的范圍內(nèi)，記下內(nèi)管上土壤表面的刻度，然后向盛水容器內(nèi)加入水，使其水位與內(nèi)管中土壤的高度持平，盛水容器中的水分沿內(nèi)管與底座間的縫隙，透過(guò)濾紙與透水石進(jìn)入內(nèi)管，使土壤吸水膨脹，吸水膨脹24小時(shí)后，記下此時(shí)內(nèi)管中土壤表面的刻度；根據(jù)內(nèi)管刻度前后讀數(shù)的差異算出土壤的膨脹量；按照公式
權(quán)利要求
1.一種變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于，包括盛水容器(I)、帶有刻度的內(nèi)管 (2)及帶有活塞桿(3)的活塞(4)，所述的盛水容器(I)的底面帶有第一通孔，所述的內(nèi)管(2)架設(shè)在盛水容器(I)中，所述的活塞(4)位于內(nèi)管(2)中且與內(nèi)管(2)的內(nèi)壁之間帶有過(guò)水間隙，所述的活塞(4)頂部設(shè)有用于阻擋試樣的透水部件，所述的活塞桿(3)貫穿所述的第一通孔，且與第一通孔內(nèi)緣密封配合。
2.如權(quán)利要求I所述的變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于，還包括底座(5)以及固定在該底座(5)上的固定桿￠)，所述的內(nèi)管(2)通過(guò)第一連接件(8)與所述的固定桿(6) 連接，所述的盛水容器(I)通過(guò)第二連接件(7)與所述的固定桿(6)連接。
3.如權(quán)利要求I或2所述的變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于，所述的盛水容器 ⑴安放在所述的底座(5)頂面，所述的底座(5)帶有位置與所述的第一通孔相應(yīng)的第二通孔，所述的活塞桿(3)依次貫穿所述的第一通孔、第二通孔。
4.如權(quán)利要求I所述的變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于，所述的活塞桿(3)的長(zhǎng)度大于內(nèi)管(2)的長(zhǎng)度。
5.如權(quán)利要求I所述的變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于，所述的盛水容器(I)和內(nèi)管⑵同軸布置。
6.如權(quán)利要求2所述的變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于，所述的第一連接件 (8)、第二連接件(7)均為管夾。
7.如權(quán)利要求I所述的變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于，所述的盛水容器(I)的外壁帶有刻度。
8.如權(quán)利要求I所述的變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置，其特征在于，所述的透水部件為兩張濾紙(9)以及位于這兩張濾紙(9)間的透水石(10)。
9.如權(quán)利要求I 8任一權(quán)利要求所述的變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置在土壤膨脹系數(shù)測(cè)定中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變性土膨脹系數(shù)測(cè)定裝置以及應(yīng)用，該裝置包括盛水容器、帶有刻度的內(nèi)管及帶有活塞桿的活塞，所述的盛水容器的底面帶有第一通孔，所述的內(nèi)管架設(shè)在盛水容器中，所述的活塞位于內(nèi)管中且與內(nèi)管的內(nèi)壁之間帶有過(guò)水間隙，所述的活塞頂部設(shè)有用于阻擋試樣的透水部件，所述的活塞桿貫穿所述的第一通孔且與第一通孔內(nèi)緣密封配合。本發(fā)明裝置制造簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，測(cè)試效率高，能夠反復(fù)利用；本發(fā)明裝置測(cè)試變性土膨脹系數(shù)時(shí)消除了人為控制條件的差異，結(jié)果重現(xiàn)性好；本發(fā)明測(cè)定裝置可以通過(guò)改變土壤容重大小、土壤改良劑、水的電解質(zhì)種類和濃度等參數(shù)，進(jìn)行不同環(huán)境因素對(duì)土壤膨脹影響的試驗(yàn)研究。
文檔編號(hào)G01N33/24GK102590476SQ20121002986
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者盧升高, 宗玉統(tǒng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)