CN105181204A

CN105181204A - 膨胀土侧向膨胀力综合测试装置

Info

Publication number: CN105181204A
Application number: CN201510565627.6A
Authority: CN
Inventors: 肖杰; 杨和平; 倪啸; 唐咸远; 林京松
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2035-09-08
Also published as: CN105181204B

Abstract

本发明提供膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，包括模型箱、渗排水管网、检测装置、支挡装置、湿度检测装置、压力块、膨胀力装置、百分表和调节螺丝，模型箱用于盛装膨胀土，模型箱内设有一侧悬空、另一侧与膨胀土接触的支挡装置，模型箱的箱壁上方设有用于测量膨胀土侧向膨胀力的膨胀力装置；渗排水管网设置在检测装置的右侧位置；湿度检测装置设有多个，分设于膨胀土内不同的深度位置。本发明检测装置和膨胀力装置的设置，可以模拟测得膨胀土在不同湿度、不同深度环境下作用于不同检测装置的侧向膨胀力，为膨胀土地区提供膨胀力试验依据，有利于方便实用，操作快捷，使得提高安全效果，从而完善功能多样性，进而降低维护成本。

Description

膨胀土侧向膨胀力综合测试装置

技术领域

本发明属于膨胀技术领域，尤其涉及膨胀土侧向膨胀力综合测试装置。

背景技术

目前，膨胀土指的是具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性的高液限粘土。膨胀土的膨胀和收缩性常用膨胀压力、膨胀率、体缩和线缩率等指标表示。但是，现有的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置存在的使用不方便，技术不完善，影响工作效果，制造成本高的问题。

因此，发明膨胀土侧向膨胀力综合测试装置显得非常必要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，以解决现有的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置存在的使用不方便，技术不完善，影响工作效果，制造成本高的问题。

本发明实施例是这样实现的，膨胀土侧向膨胀力综合测试装置包括模型箱、渗排水管网、检测装置、支挡装置、湿度检测装置、压力块、膨胀力装置、百分表和调节螺丝，所述的模型箱用于盛装膨胀土，所述的模型箱内设有一侧悬空、另一侧与膨胀土接触的支挡装置，所述模型箱的箱壁上方设有用于测量膨胀土侧向膨胀力的膨胀力装置；所述的渗排水管网设置在所述检测装置的右侧位置；所述的湿度检测装置设有多个，分设于膨胀土内不同的深度位置；

所述模型箱的部分箱壁与膨胀土之间还设有反滤层，所述模型箱的箱壁上设有多个分设于不同深度位置的用于测量反滤层侧向压力的压力检测部件；

所述膨胀土内沿深度方向间隔设有多层渗排水管网，所述渗排水管网包括位于所述膨胀土内的砂沟以及埋设于所述砂沟中的PVC管，所述PVC管上开设有孔，各层渗排水管网中的PVC管均连接有延伸出膨胀土顶面的注水管；

所述的检测装置包括伸缩拉杆、弧面、按压片、按压弹簧、刻度尺、伸缩手柄、旋转挡片和尺座，所述的弧面设置在所述按压片的外部位置，所述的旋转挡片设置在所述尺座的上部左侧位置，所述的伸缩手柄设置在所述刻度尺的左侧位置；

所述支挡装置为桩板墙或重力式挡墙，所述桩板墙包括设于模型箱内的支撑桩以及连接于所述支撑桩上的挡板；

所述的膨胀力装置包括立筒、旋转筒、控制结构和横梁座结构，所述的立筒设置在所述旋转筒的中间位置；所述的控制结构设置在所述横梁座结构的上部位置。

进一步，所述膨胀土的顶面设有多个竖向布置的具有一定深度的砂孔。

进一步，所述检测装置还包括用于测量检测装置内力的混凝土应变计。

进一步，所述的伸缩拉杆设置在弧面的中间位置，所述的伸缩拉杆具体采用金属带材料制成的可伸缩空心圆柱体杆。

进一步，所述的按压弹簧设置在伸缩拉杆的下部位置。

进一步，所述的刻度尺设置在按压片的左侧位置。

进一步，所述的控制结构包括总开关、显示屏、调节按键、温度传感片和供电基板，所述的总开关设置在所述调节按键的右侧位置；

进一步，所述的显示屏通过电性连接设置在调节按键的上部，所述的显示屏是可触摸式液晶显示屏，该触摸式液晶显示屏从上至下依次包括：

电容式触摸屏，该电容式触摸屏从上至下依次包括第二透明导电层、第二基体、第一透明导电层以及第一基体；

上基板，该上基板从上至下依次包括第一偏光片、上基体、上电极以及第一配向层；

液晶层；

下基板，该下基板从上至下依次包括第二配层、薄膜晶体管面板以及第二偏光片。

进一步，所述的可触摸式液晶显示屏，所述第一透明导电层与第二透明导电层中的一个透明导电层为导电异向性层，该导电各向异性层为一碳纳米管层，该碳纳米管层包括多个碳纳米管，且该碳纳米管层中的碳纳米管沿第二方向择优取向延伸，该碳纳米管层包括至少一碳纳米管膜，另一个透明导电层包括多个导电结构，该多个导电结构沿第一方向延伸，且相互间隔设置，所述第一偏光片为所述电容式触摸屏的碳纳米管层，所述上基体为所述电容式触摸屏的第一基体。

进一步，所述的温度传感片设置在调节按键和总开关的下部位置，所述的温度传感片具体采用半导体热电偶传感片。

进一步，所述的供电基板通过电性连接设置在显示屏的下部，所述的供电基板具体采用电介质层或磁性层层叠而成的层叠体构成，所述的电器元件设置在滑块的上部位置，所述的电器元件具体采用多个电容和电阻组成的电器元件。

进一步，所述的横梁座结构包括滑块、电器元件、升降座、导轨、连接板、无线IC芯片和线圈导体，所述的滑块设置在所述导轨的上部位置；所述的连接板设置在所述滑块的下部位置。

进一步，所述的升降座设置在连接板的下部位置，所述的升降座具体采用移动式液压升降座。

进一步，所述的无线IC芯片通过电性连接设置在连接板的下部。

进一步，所述的线圈导体通过电性连接设置在无线IC芯片的右侧，所述的线圈导体具体采用多个环状导体层叠并螺旋状地连接而成的层叠型线圈图案。

与现有技术相比，本发明的提供膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，广泛应用于膨胀技术领域，同时，本发明的检测装置和膨胀力装置的设置，可模拟不同支挡结构形式，如无位移的重力式挡墙、允许产生一定位移量的桩板墙等支挡结构形式，膨胀土边坡对支挡结构产生的侧向膨胀力，还能够测试不同等级膨胀土在大气降水入渗或地下水位上升条件下，膨胀土的湿度以及作用在不同支挡结构上的侧向膨胀力，从而获得不同支挡结构形式时膨胀土侧向膨胀力随湿度变化、沿深度方向的分布规律，为膨胀土地区支挡结构设计提供膨胀力试验依据。本发明有利于方便实用，操作快捷，使得提高安全效果，功能完善多样性，进而降低了维护成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的渗排水管网的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的检测装置的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的膨胀力装置的结构示意图。

图中：1、模型箱；1-1、反滤层；1-2、压力检测部件；2、渗排水管网；2-1、砂沟；2-2、PVC管；2-3、注水管；3、检测装置；3-1、伸缩拉杆；3-2、弧面；3-3、按压片；3-4、按压弹簧；3-5、刻度尺；3-6、伸缩手柄；3-7、旋转挡片；3-8、尺座；3-9、混凝土应变计；4、支挡装置；4-1、支撑桩；4-2、挡板；5、湿度检测装置；6、压力块；7、膨胀力装置；7-1、立筒；7-2、旋转筒；7-3、控制结构；7-3-1、总开关；7-3-2、显示屏；7-3-3、调节按键；7-3-4、温度传感片；7-3-5、供电基板；7-4、横梁座结构；7-4-1、滑块；7-4-2、电器元件；7-4-3、升降座；7-4-4、导轨；7-4-5、连接板；7-4-6、无线IC芯片；7-4-7、线圈导体；8、百分表；9、调节螺丝；10、砂孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

实施例：

如附图1至附图4所示

本发明提供膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，包括模型箱1、渗排水管网2、检测装置3、支挡装置4、湿度检测装置5、压力块6、膨胀力装置7、百分表8和调节螺丝9，所述的模型箱1用于盛装膨胀土，所述的模型箱1内设有一侧悬空、另一侧与膨胀土接触的支挡装置4，所述模型箱1的箱壁上方设有用于测量膨胀土侧向膨胀力的膨胀力装置7；所述的渗排水管网2设置在所述检测装置3的右侧位置；所述的湿度检测装置5设有多个，分设于膨胀土内不同的深度位置；

所述模型箱1的部分箱壁与膨胀土之间还设有反滤层1-1，所述模型箱1的箱壁上设有多个分设于不同深度位置的用于测量反滤层1-1侧向压力的压力检测部件1-2；

所述膨胀土内沿深度方向间隔设有多层渗排水管网2，所述渗排水管网2包括位于所述膨胀土内的砂沟2-1以及埋设于所述砂沟2-1中的PVC管2-2，所述PVC管2-2上开设有孔，各层渗排水管网2中的PVC管2-2均连接有延伸出膨胀土顶面的注水管2-3；

所述的检测装置3包括伸缩拉杆3-1、弧面3-2、按压片3-3、按压弹簧3-4、刻度尺3-5、伸缩手柄3-6、旋转挡片3-7和尺座3-8，所述的弧面3-2设置在按压片3-3的外部位置；所述的旋转挡片3-7设置在尺座3-8的上部左侧位置；所述的伸缩手柄3-6设置在刻度尺3-5的左侧位置；伸缩拉杆3-1通过按压片3-3挤压按压弹簧3-4，通过刻度尺3-5可以很容易的得出伸缩拉杆3-1的伸缩距离，实现对支挡装置4膨胀土的挤压；伸缩手柄3-6、旋转挡片3-7实现检测装置3与支挡装置4的连接，混凝土应变计3-9测试支挡装置4的应变数据，应变数据传送至控制接口7-3。

所述支挡装置4为桩板墙或重力式挡墙，所述桩板墙包括设于所述模型箱1内的支撑桩4-1以及连接于所述支撑桩上的挡板4-2；

所述的膨胀力装置7包括立筒7-1，旋转筒7-2，控制结构7-3和横梁座结构7-4，所述的立筒7-1设置在旋转筒7-2的中间位置；所述的控制结构7-3设置在横梁座结构7-4的上部位置；

进一步，所述膨胀土的顶面设有多个竖向布置的具有一定深度的砂孔10。

进一步，所述检测装置3还包括用于测量检测装置内力的混凝土应变计3-9。

进一步，所述的伸缩拉杆3-1设置在弧面3-2的中间位置，所述的伸缩拉杆3-1具体采用金属带材料制成的可伸缩空心圆柱体杆，有利于伸缩方便，使得提高工作效率。

进一步，所述的按压弹簧3-4设置在伸缩拉杆3-1的下部位置，所述的按压弹簧3-4具体采用不锈钢螺旋式的弹簧，有利于按压方便，结构简单，使用寿命长。

进一步，所述的刻度尺3-5设置在按压片3-3的左侧位置，所述的刻度尺3-5具体采用不锈钢材料制成的可折叠刻度尺，有利于测量方便，精确可靠。

进一步，所述的控制结构7-3包括总开关7-3-1，显示屏7-3-2，调节按键7-3-3，温度传感片7-3-4和供电基板7-3-5，所述的总开关7-3-1设置在调节按键7-3-3的右侧位置；

进一步，所述的显示屏7-3-2通过电性连接设置在调节按键的上部，所述的显示屏是可触摸式液晶显示屏，该触摸式液晶显示屏从上至下依次包括：

液晶层；

进一步，所述的温度传感片7-3-4设置在调节按键7-3-3和总开关7-3-1的下部位置，所述的温度传感片7-3-3具体采用半导体热电偶传感片，有利于方便使用，从而完善功能多样性。

进一步，所述的供电基板7-3-5通过电性连接设置在显示屏7-3-2的下部，所述的供电基板7-3-3具体采用电介质层或磁性层层叠而成的层叠体构成，所述的电器元件7-4-2设置在滑块7-4-1的上部位置，所述的电器元件7-4-2具体采用多个电容和电阻组成的电器元件，有利于操控方便，提高工作质量。

进一步，所述的横梁座结构7-4包括滑块7-4-1，电器元件7-4-2，升降座7-4-3，导轨7-4-4，连接板7-4-5，无线IC芯片7-4-6和线圈导体7-4-7，所述的滑块7-4-1设置在导轨7-4-4的上部位置；所述的连接板7-4-5设置在滑块7-4-1的下部位置。

进一步，所述的升降座7-4-3设置在连接板7-4-5的下部位置，所述的升降座7-4-3具体采用移动式液压升降座，有利于升降方便，安全牢靠。

进一步，所述的无线IC芯片7-4-6通过电性连接设置在连接板7-4-5的下部，所述的无线IC芯片7-4-6具体采用语音微型IC芯片组，有利于操作方便，提高智能化程度，降低制造成本。

进一步，所述的线圈导体7-4-7通过电性连接设置在无线IC芯片7-4-6的右侧，所述的线圈导体7-4-7具体采用多个环状导体层叠并螺旋状地连接而成的层叠型线圈图案，有利于灵活使用，安全可靠，从而完善功能多样性。

本发明实施例中，膨胀土内沿深度方向间隔设有多层渗排水管网2，多层渗排水管网2分设于不同深度，各渗排水管网2包括位于所述膨胀土内的砂沟2-1以及埋设于砂沟2-1中的PVC管2-2，PVC管2-2上开设有孔，各层渗排水管网2中的PVC管2-2均连接有延伸出膨胀土顶面的注水管2-3，可通过注水管2-3向各渗排水管网2注水。渗排水管网2的形成具体是，当膨胀土层夯实后开挖5cm宽、5cm深的沟，并在沟中填中粗砂形成砂沟2-1，在砂沟2-1中埋设带孔的PVC管2-2，形成渗排水管网2，不同等级的膨胀土层填筑时，根据膨胀土层的密实度和渗透性的不同，可将渗排水管网2布置在不同深度，并且同一深度的渗排水管网2中PVC管2-2之间的间距也可以不同，设置渗排水管网2后便于模拟地下水位上升，并使膨胀土湿度发生变化，在模拟地下水位上升时，通过注水管2-3,将水从下往上逐层注入膨胀土层中，当下层的湿度检测装置5数值发生突变时则开始向上一层渗排水管网2注水，以此类推。

本实施例中，测试装置3还包括混凝土应变计3-9，混凝土应变计3-9用于测量支挡装置4的应变，进而得到支挡装置4的内力，混凝土应变计3-9得到的应变数据为土样体积膨胀时的受力；混凝土应变计3-9测量的是土样体积膨胀时在测量支挡装置4四个面的数据。

本实施例中，膨胀土的顶面设有多个竖向布置的砂孔10，砂孔10向膨胀土内部延伸至一定深度，砂孔10中充填满中细砂。在模拟大气降水入渗时，竖向布置的砂孔10起到模拟天然裂隙及加快渗透的作用，试验开始后，在膨胀土顶面洒水使膨胀土表面积水，水通过砂孔10和土体天然孔隙水渗入，在实际应用中砂孔10的数量根据膨胀土等级、膨胀土层厚度和密实度确定。

本发明利用伸缩拉杆3-1伸缩，通过电源开关7-3-1进行开关，在按压弹簧3-4，刻度尺3-5的配合下完成测试，利用显示屏7-3-2进行控制调节，利用温度传感片7-3-4传感，在无线IC芯片7-4-6和线圈导体7-4-7的配合下有利于方便实用，操作快捷，使得提高安全效果，从而完善功能多样性，进而降低维护成本。

表1是试验结果，由表1知，在限制体积不变条件下，干密度相同时，三向膨胀力随试样初始含水率的增大而显著减小，且水平向与垂直向压力的比值在0.66～0.74间变化。初始干密度1.7g/cm³，初始含水率为16％，允许侧限变形为0.3％时，各向膨胀力均有显著减小，其中Px向膨胀力由145.6kPa减小至95.6kPa，减小了约34.3％。可见，刚性挡墙完全限制位移时，因降雨等作用使墙后膨胀土含水率增加，施加在墙背的膨胀力很大，而在允许膨胀土稍许变形时，膨胀力显著增加，因此，在采用刚性挡墙处理膨胀土边坡时，因做好防水并在墙后设置消能减胀层，以减小膨胀土膨胀力对墙体的作用，防止其发生剪胀或挤压破坏。

表1试验结果

利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims

1.膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于，该膨胀土侧向膨胀力综合测试装置包括模型箱、渗排水管网、检测装置、支挡装置、湿度检测装置、压力块、膨胀力装置、百分表和调节螺丝；

所述的模型箱用于盛装膨胀土，所述的模型箱内设有一侧悬空、另一侧与膨胀土接触的支挡装置，所述模型箱的箱壁上方设有用于测量膨胀土侧向膨胀力的膨胀力装置；所述的渗排水管网设置在所述检测装置的右侧位置；所述的湿度检测装置设有多个，分设于膨胀土内不同的深度位置；

2.如权利要求1所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于，所述膨胀土的顶面设有多个竖向布置的具有一定深度的砂孔。

3.如权利要求1所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于，所述检测装置还包括用于测量检测装置内力的混凝土应变计。

4.如权利要求1所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于，所述的伸缩拉杆设置在弧面的中间位置，所述的伸缩拉杆具体采用金属带材料制成的可伸缩空心圆柱体杆。

5.如权利要求1所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于，所述的按压弹簧设置在伸缩拉杆的下部位置。

6.如权利要求1所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于，所述的刻度尺设置在按压片的左侧位置；所述的控制结构包括总开关、显示屏、调节按键、温度传感片和供电基板，所述的总开关设置在所述调节按键的右侧位置。

7.如权利要求1所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于，所述的显示屏通过电性连接设置在调节按键的上部，所述的显示屏是可触摸式液晶显示屏，该触摸式液晶显示屏从上至下依次包括：

液晶层；

下基板，该下基板从上至下依次包括第二配层、薄膜晶体管面板以及第二偏光片；

所述第一透明导电层与第二透明导电层中的一个透明导电层为导电异向性层，该导电各向异性层为一碳纳米管层，该碳纳米管层包括多个碳纳米管，且该碳纳米管层中的碳纳米管沿第二方向择优取向延伸，该碳纳米管层包括至少一碳纳米管膜，另一个透明导电层包括多个导电结构，该多个导电结构沿第一方向延伸，且相互间隔设置，所述第一偏光片为所述电容式触摸屏的碳纳米管层，所述上基体为所述电容式触摸屏的第一基体；

所述的温度传感片设置在调节按键和总开关的下部位置，所述的温度传感片具体采用半导体热电偶传感片。

8.如权利要求1所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于，所述的供电基板通过电性连接设置在所述显示屏的下部，所述的供电基板具体采用电介质层或磁性层层叠而成的层叠体构成，所述的电器元件设置在所述滑块的上部位置，所述的电器元件具体采用多个电容和电阻组成的电器元件；所述的横梁座结构包括滑块、电器元件、升降座、导轨、连接板、无线IC芯片和线圈导体，所述的滑块设置在所述导轨的上部位置；所述的连接板设置在所述滑块的下部位置。

9.如权利要求1所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于，所述的升降座设置在连接板的下部位置，所述的升降座具体采用移动式液压升降座；所述的无线IC芯片通过电性连接设置在连接板的下部；所述的线圈导体通过电性连接设置在无线IC芯片的右侧，所述的线圈导体具体采用多个环状导体层叠并螺旋状地连接而成的层叠型线圈图案。