CN107290505B - 可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置 - Google Patents

Abstract

一种可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置，包括干燥箱、饱和箱、电源箱、转动装置、读数控制装置，所述干燥箱由风扇及鼓风机促进土样干燥，饱和箱由加湿器对土样进行加湿饱和，电源箱位于装置底部，转动装置分为自身转动装置和绕大圆环轨道转动装置，读数控制装置对土样含水率进行实时监控。本发明能够同时对多个不同含水率幅度的土样进行干湿循环，在干湿循环过程中通过特殊的转动装置使饱和与干燥更加均匀，能随时监测到土样含水率，并且达到预设含水量指示灯会亮，精确的对土样进行干湿循环。

Description

可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置

技术领域

本发明涉及岩土工程中实验设备领域，具体是一种可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置。

背景技术

在岩土工程领域中，土体在自然状态下由于降雨作用经过长期的干燥——饱和交替循环作用，在多次干湿循环的作用下土体不仅仅发生宏观的变形，其颗粒排列、孔隙特征、结构单元特征均发生变化，由此引起工程性质的改变从而导致不同程度的工程地质灾害的发生如边坡失稳、路基破坏等等，因此为了研究天然状态下土体经过多次干湿循环后的各种物理力学性质尤为重要，其中首要的便是对土体进行干湿循环试验。

土体干湿循环试验均分为土样饱和和土样干燥两部分，土样饱和大多数试验装置采用浸水饱和如CN10297453A虽然可以对土体完成饱和但饱和不够均匀，并且不能精确控制土样含水率，每次只能完成一组试验，土样干燥如CN204613203U虽然考虑了可对土样进行翻面确保土样干燥和饱和更均匀充分，且试验仪一次可处理多个土样，但是不能够精确且随时监测土样的含水量。

传统干湿循环试验装置多数一次仅仅可以做一组干湿循环样，并且不能够做到均匀的进行干湿循环，少有的几个干湿循环装置虽可做到翻面保证干湿循环均匀但不能够保证能精确的实时监测土样的含水率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置，能够保证土样均匀的进行干湿环，并且能够精确地实时监测土样含水率的干湿循环装置，可同时对多组土样进行不同的含水率上下限的干湿循环，大大缩短了传统制做干湿循环样试验的时间。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置，包括干湿循环箱、干燥箱、饱和箱、电源箱、转动装置以及读数控制装置，具体结构和连接关系为：

所述干湿循环箱包括推拉玻璃门以及干燥箱和饱和箱之间的挡板以及控制装置的总开关，所述干燥箱包括风扇和小型鼓风机，风扇设在干燥箱左右两侧，风扇中心对准多孔土盒中心，小型鼓风机向干燥箱内输送暖风，所述饱和箱包括加湿器，加湿器和小型鼓风机设在干湿循环箱底部并与电源箱连接，所述电源箱包括线路总开关及调节风扇速度开关，所述转动装置包括大圆环轨道、转子、竖杆和多孔土盒，大圆环轨道连接干燥箱和饱和箱，转子连接着大圆环轨道和竖杆，竖杆可沿大圆环轨道转动来进行干燥箱和饱和箱之间的相互转换，多孔土盒安装在竖杆上，所述读数控制装置包括土壤含水量传感器、电子显示器和红色指示灯，土壤含水量传感器与电子显示器连接可实时监控土样含水量，电子显示器与红色指示灯连接，达到设定含水量时指示灯亮。

所述干燥箱包括风扇六个以及小型鼓风机一个。

所述饱和箱包括小型加湿器一个。

所述转动装置包括大圆环轨道两个，转子四个，竖杆两个以及多孔土盒六个。

所述读数控制装置包括土壤含水量传感器六个，电子显示器六个以及红色指示灯六个。

所述电源箱与干燥箱、饱和箱、转动装置、读数控制装置、加湿器和小型鼓风机所需供电的一切设备的开关连接。

所述大圆环轨道和竖杆由直径为50mm的铝管制成。

所述多孔土盒两侧由多孔板制成。

所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置的试验方法，具体操作步骤如下：

1)在电子显示器中输入预先要饱和的土样含水量和土样干燥状态的含水量；

2)将预先制备好的土样装入到多孔土盒中，固定好多孔土盒和土样；

3)关好推拉玻璃门，打开电源开关，使转子带动竖杆转动，风扇对准多孔土盒吹风；

4)调节加湿器的加湿强度和小型鼓风机的热风大小来满足试验要求；

5)干湿循环过程中可随时动态观察电子显示器读数以了解土样含水率，到预定含水率时红色指示灯亮即完成一次饱和或干燥。

所述干湿循环箱采用玻璃推拉门可清晰观测到土样的变化以及读数。

所述风扇半径为150mm，风扇转速由电源箱调节。

所述小型鼓风机的风量大小以及所吹风热量在干燥箱外部调节。

所述小型鼓风机通过卡槽直接卡在干燥箱底部，方便拆卸和安装。

所述小型加湿器可以在饱和箱外部调节湿度以满足试验所需要求。

所述小型加湿器通过卡槽直接卡在饱和箱底部，方便拆卸和安装。

本发明的有益效果如下：

1、饱和箱加湿装置采用的是加湿器并不是采用传统干湿循环装置的浸水饱和，使得土样饱和更加均匀。

2、干燥箱由半径150mm的风扇六个风速可调以及小型鼓风机一个，可以控制土样干燥快慢以满足试验需求。

3、加湿器以及小型鼓风机均通过卡槽直接卡在饱和箱和烘干箱底部，方便拆卸和安装，并且能随时调节加湿程度和鼓风量大小。

4、土样盒两侧均由多孔板制作而成，可以保证土样干燥和饱和均匀。

5、土样盒固定在竖杆上可以绕着竖杆转动，保证土样干湿循环更加充分，竖杆固定在大圆环轨道上，竖杆可绕大圆环轨道转动，方便取样与安装，竖杆及大圆环轨道内均为真空可穿线连接电源箱。

6、在试验需要一次进行大量的土样进行干湿循环时可以在大圆环轨道上增加多根竖杆由此一次可以进行几个甚至十几个土样的干湿循环，大大缩短了传统干湿循环所用的时间。

7、在多孔土盒中埋入土壤含水量传感器并且连接电子显示器和红色指示灯，可以实时监测土样的含水量，并且土样达到预期设定的含水量时红色指示灯会发亮，因此可以准确的控制土样中的含水量以满足实验要求。

8、由于可以预先设定不同含水率以及实时监控土样含水量，因此本装置可以同时进行不同含水率幅度的干湿循环试验。

9、箱门两边均采用玻璃式推拉门，方便干湿循环过程中对土样观察以及拆卸。

10、实验仪器结构简单，配件易于采购，自动化程度高且试验精度高，具有很好的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置的结构示意图。

图2为本发明所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置的横截面图。

图3为本发明所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置的1-1剖面图。

图4为本发明所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置的2-2剖面图。

图5为本发明所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置的3-3剖面图。

图6为本发明所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置的多孔土盒细部图。

图中标记为：干湿循环箱1、干燥箱2、饱和箱3、电源箱4、转动装置5、读数控制装置6、多孔土盒7、加湿器8、小型鼓风机9、推拉玻璃门10、挡板11、总开关12、风扇13、大圆环轨道14、转子15、竖杆16、土壤含水量传感器17、电子显示器18、红色指示灯19。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如附图1至图6所示，本发明所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置，包括干湿循环箱1、干燥箱2、饱和箱3、电源箱4、转动装置5以及读数控制装置6。具体结构和连接关系为：所述干湿循环箱1包括推拉玻璃门10以及干燥箱2和饱和箱3之间的挡板11以及控制装置的总开关12。所述干燥箱2包括风扇13和小型鼓风机9，风扇13设在干燥箱2左右两端侧，每个风扇13中心对准多孔土盒7中心，小型鼓风机9向干燥箱2内输送暖风。所述饱和箱3包括加湿器8，所述电源箱4包括线路总开关及调节风扇速度开关，所述转动装置5包括大圆环轨道14、转子15、竖杆16和多孔土盒7，大圆环轨道14连接干燥箱2和饱和箱3，转子15连接着大圆环轨道14和竖杆16，竖杆16可沿大圆环轨道14转动来进行干燥箱2和饱和箱3间相互转换。多孔土盒7固定在竖杆16上，所述读数控制装置6包括土壤含水量传感器17、电子显示器18和红色指示灯19，土壤含水量传感器17与电子显示器18连接可实时监控土样含水量，电子显示器18与红色指示灯19连接，达到设定含水量时指示灯亮。

所述干燥箱2包括风扇13六个以及小型鼓风机9一个。

所述饱和箱3包括小型加湿器8一个。

所述转动装置5包括大圆环轨道14两个，转子15四个，竖杆16两个以及多孔土盒7六个。

所述读数控制装置6包括土壤含水量传感器17六个，电子显示器18六个以及红色指示灯19六个。

所述电源箱4与干燥箱2、饱和箱3、转动装置5、读数控制装置6、加湿器8和小型鼓风机9所需供电的一切设备的开关连接。

所述大圆环轨道14和竖杆16由直径50mm的铝管制成。

所述多孔土盒7两侧由多孔板制成。

本发明所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置，具体试验操作步骤如下：

1)在电子显示器18中输入预先要饱和的土样含水量和土样干燥状态的含水量；

2)将预先制备好的土样装入到多孔土盒7中，固定好多孔土盒7和土样；

3)关好推拉玻璃门10，打开电源开关，使转子15带动竖杆16转动，风扇13对准多孔土盒7吹风；

4)调节加湿器8的加湿强度和小型鼓风机9的热风大小来满足试验要求；

5)干湿循环过程中可随时动态观察电子显示器18读数以了解土样含水率，到预定含水率时红色指示灯19亮即完成一次饱和或干燥。

在试验过程中需要同时进行不同含水率的干湿循环试验时按照以下方法进行：

在第一步每个土样盒中的电子显示器中输入各自所需的不同的含水率预设值，当干湿循环达到预设值时即可取出土样。

在试验过程中需要进行多个土样的干湿循环试验时按照以下方法进行：

在两个大圆环轨道14上下对称钻两个圆孔，在圆孔上安装转子15和竖杆16，在竖杆16上固定多孔土盒7，增加竖杆16和多孔土盒7的数量即可同时进行多个土样的干湿循环试验。

可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置的工作原理及过程：

如附图6所示，土壤含水量传感器17预先埋设于多孔土盒7中，根据土壤含水量传感器工作原理不同含水量可以输出不同的电流和电压，使土壤含水量传感器连接电子显示器，使不同含水率情况下可以出不同的数据从而可实时监控土样含水率，预先设定相应含水率下对应的电流和电压，取相应的电流和电压下所对应的红色指示灯连接到电子显示器，达到预期含水率时红色指示灯会亮，在进行干湿循环过程中可透过玻璃推拉门进行实时观测电子显示器即达到实时监测土壤含水量。

本发明所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置，易于加工，材料易于获取，结构装配件简单，并且能同时进行多组不同含水率幅度的干湿循环，且能够实时监测土样的含水率，监测数据精确，大大缩短了干湿循环所用时间。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限制于本发明，应当指出，对于本领域的技术人员及普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置，包括干湿循环箱、干燥箱、饱和箱、电源箱、转动装置以及读数控制装置，其特征在于，具体结构和连接关系为：

所述干湿循环箱包括推拉玻璃门以及干燥箱和饱和箱之间的挡板以及控制装置的总开关，所述干燥箱包括风扇和小型鼓风机，风扇设在干燥箱左右两侧，风扇中心对准多孔土盒中心，小型鼓风机向干燥箱内输送暖风，所述饱和箱包括加湿器，加湿器和小型鼓风机设在干湿循环箱底部并与电源箱连接，所述电源箱包括线路总开关及调节风扇速度开关，所述转动装置包括大圆环轨道、转子、竖杆和多孔土盒，大圆环轨道连接干燥箱和饱和箱，转子连接着大圆环轨道和竖杆，竖杆可沿大圆环轨道转动来进行干燥箱和饱和箱之间的相互转换，多孔土盒安装在竖杆上，所述读数控制装置包括土壤含水量传感器、电子显示器和红色指示灯，土壤含水量传感器与电子显示器连接可实时监控土样含水量，电子显示器与红色指示灯连接，达到设定含水量时指示灯亮；

在两个大圆环轨道上下对称钻两个圆孔，在圆孔上安装转子和竖杆，在竖杆上固定多孔土盒，增加竖杆和多孔土盒的数量即可同时进行多个土样的干湿循环试验；

土壤含水量传感器预先埋设于多孔土盒中，根据土壤含水量传感器工作原理不同含水量可以输出不同的电流和电压，使土壤含水量传感器连接电子显示器，使不同含水率情况下可以出不同的数据从而可实时监控土样含水率，预先设定相应含水率下对应的电流和电压，取相应的电流和电压下所对应的红色指示灯连接到电子显示器，达到预期含水率时红色指示灯会亮，在进行干湿循环过程中可透过玻璃推拉门进行实时观测电子显示器即达到实时监测土壤含水量；

所述干燥箱包括风扇六个以及小型鼓风机一个；

所述饱和箱包括小型加湿器一个；

所述转动装置包括大圆环轨道两个，转子四个，竖杆两个以及多孔土盒六个；

所述多孔土盒两侧由多孔板制成。

2.根据权利要求1所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置，其特征在于，所述读数控制装置包括土壤含水量传感器六个，电子显示器六个以及红色指示灯六个。

3.根据权利要求1所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置，其特征在于，所述电源箱与干燥箱、饱和箱、转动装置、读数控制装置、加湿器和小型鼓风机所需供电的设备的开关连接。

4.根据权利要求1所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置，其特征在于，所述大圆环轨道和竖杆由铝管制成。

5.根据权利要求1所述的可实时监控土体含水率的干湿循环试验装置的试验方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

1)在电子显示器中输入预先要饱和的土样含水量和土样干燥状态的含水量；

2)将预先制备好的土样装入到多孔土盒中，固定好多孔土盒和土样；

3)关好推拉玻璃门，打开电源开关，使转子带动竖杆转动，风扇对准多孔土盒吹风；

4)调节加湿器的加湿强度和小型鼓风机的热风大小来满足试验要求；

5)干湿循环过程中可随时动态观察电子显示器读数以了解土样含水率，到预定含水率时红色指示灯亮即完成一次饱和或干燥。

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