CN109781957A - 一种土壤性能测试筒 - Google Patents

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同长虹
黄晓鹏
万芳新
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Abstract

本发明公开了一种土壤性能测试筒,包括柱塔式可组合试验筒,所述柱塔式可组合试验筒由多层通过锥面接合的分筒组成。本土壤性能测试筒可以测试建筑物下土壤的膨胀性能情况,对建筑物下土壤的膨胀性能做到清楚了解,从而因地制宜的进行建筑物施工,防止建筑损失。

Description

一种土壤性能测试筒
技术领域
本发明涉及土壤性能测量技术领域,具体地说涉及一种土壤性能测试筒。
背景技术
当今,人类社会发展迅速,工程建筑物随处可见,在修建这些建筑物之前,首先要选地方,而这地方怎么选,其中最重要的就是当地土壤的性能情况。然而很多建筑都是因为未能检测土壤性能而出现意外状况,只有提前测量弄清楚土壤的性能才能因地制宜,要不然的话这些建筑物可能会因为比如土壤的膨胀性等问题而坍塌,造成不必要的损失。基于此,人们发明了土壤性能测量装置,以测试建筑物下土壤的性能情况,对建筑物下土壤的性能做到清楚的了解,从而因地制宜的进行建筑物的施工。
而在土壤性能测量装置中,试验筒是土壤性能测量装置的核心部件,其保温绝热性能、气密性要求较高,因内部超声波传感器要求其必须传热好但不能导电,且要求其适应不同厚度土壤的实验要求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷,提供一种土壤性能测试筒,满足其在试验过程中的保温绝热性能、气密性要求,其具有良好的传热性能,绝缘性,适应不同厚度土壤的实验要求。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种土壤性能测试筒,包括柱塔式可组合试验筒,所述柱塔式可组合试验筒由多层通过锥面接合的分筒组成。
作为对上述技术方案的改进,相邻分筒中的下分筒的上端面呈内锥结构,上分筒的下端面呈外锥结构;最底层的分筒的下端面和最顶层的分筒的上端面为水平面。
作为对上述技术方案的改进,每一层分筒内设置有内凹环,在内凹环位置,所述分筒两侧分别设置有使空气和循环水通过的进孔和出孔,该进孔、出孔分别与内凹环相连接,该内凹环处嵌装有透水石。
作为对上述技术方案的改进,每一层分筒的结合处的外周设置有密封橡皮圈,该密封橡皮圈的周部设置有铁圈。
作为对上述技术方案的改进,所述土壤性能测试筒还包括外筒,所述外筒包设于柱塔式可组合试验筒的外周并与之相隔开。
作为对上述技术方案的改进,所述土壤性能测试筒还包括底托、圆柱式空心盒和顶盖,所述底托和顶盖为沉孔结构,所述圆柱式空心盒安装在所述柱塔式可组合试验筒的内腔中,所述柱塔式可组合试验筒安装在底托的沉孔中,所述外筒固定在底托上,所述顶盖盖设在柱塔式可组合试验筒和外筒上,其沉孔与外筒的外周相适配。
作为对上述技术方案的改进,所述圆柱式空心盒、底托设置有空气和循环水通过的底孔,所述底托的底部、侧壁穿设有顶丝,该底托底部的顶丝与圆柱式空心盒相抵,该底托侧壁的顶丝与最底部的分筒相抵。
作为对上述技术方案的改进,所述土壤性能测试筒还包括保温层,该保温层包设在外筒、底托、顶盖的外周。
作为对上述技术方案的改进,所述土壤性能测试筒还包括温控组件,所述温控组件连接在柱塔式可组合试验筒上使柱塔式可组合试验筒内的土壤同步升降温或形成温度梯度;该温控组件包括低温槽、内置换热器的气体循环箱、环绕设置于气体循环箱周部的水循环箱、与进孔和出孔相连通的软管,从土壤性能测试筒出气、水的软管与低温槽相连接,该低温槽、通入土壤性能测试筒的软管有管路分别与换热器、气体循环箱、水循环箱连通。
作为对上述技术方案的改进,所述换热器由支撑座支撑在气体循环箱底部,气体循环箱由支撑座支撑在水循环箱底部。
土壤性能测试筒主要由保温绝热层、不锈钢外筒、柱塔式可组合试验筒组成。1)保温绝热层选择一般保温材料,作用是隔绝室温与柱塔式可组合试验筒内热量交换;2)不锈钢外筒材料为厚度为2.5mm不锈钢,经过卷压成圆筒状,高500mm,缝隙由焊接成型;3)柱塔式可组合试验筒是实验装置的最关键部件,因内部超声波传感器要求其必须传热好但不能导电,选择了某种材料(涉密),采用多个组合式是为了适应不同厚度土壤的实验要求,最底层有底托,最上层有顶盖,每层之间采取锥面接合,并在外面用胶质塑料密封。每个单个试验筒内侧设计成内内凹圆环型槽面,以镶嵌渗水、透气专用层。渗水、透气专用层设计成针孔网状,粘贴后与圆通内壁平齐,以保证土壤膨胀顺滑。不锈钢外筒与柱塔式可组合试验筒之间供控制温度的循环液循环,两筒之间间隔24mm,供空气存储和空气的温度控制,并连接空气管和循环液管路。该层壁厚2-3mm,两壁间间隔24mm。柱塔式可组合试验筒最大高度为450mm,分为9段(每段50mm),壁厚5mm,内径112.84mm,筒内安装温度传感器;试验筒上有能使空气和循环水通过的孔,直径为2mm,但土不能通过。空气是沿着试验筒的径向从一边向另一边流动。不锈钢外筒与筒座固定,柱塔式可组合试验筒的每段能在外桶的约束下自由上下滑移,制作工艺要保证内、外筒间的摩擦阻力很小,以保证膨胀自由顺畅。试验筒底能通过循环液,另加个能通过循环液的试验筒盖。
外桶中间层的高压空气通过软管与内试验筒连接;循环液从外桶的外层进入,通过顶端外层与内层的通道进入内层的顶端出口流出;高压空气直接进入外桶的中间层,然后与内试样筒相连的软管接通;内试验筒每段的中间设置宽30mm、深2mm、硬性材料(透水石等)供空气和循环液通过。
与现有技术相比,本发明具有的优点和积极效果是:
本发明的土壤性能测试筒,柱塔式可组合试验筒内装载试验土壤,低温槽通过控制循环液的温度来控制试验土壤两端或四周的温度,从而实现试验土壤温度人为控制,整个试验土壤同步降温或试验土壤上下端形成温度梯度;空气是沿着塔式可组合试验筒的径向从一边向另一边流动,循环液从塔式可组合试验筒的外层进入,通过塔式可组合试验筒顶端外层与内层的通道进入内层的顶端出口流出;高压空气直接进入塔式可组合试验筒的中间层,然后与塔式可组合试验筒相连的软管接通;本土壤性能测试筒可以测试建筑物下土壤的膨胀性能情况,对建筑物下土壤的膨胀性能做到清楚了解,从而因地制宜的进行建筑物施工,防止建筑损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的柱塔式可组合试验筒的结构示意图;
图3为本发明的水循环箱的结构示意图;
图4为本发明的低温槽的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
如图1-4所示,本发明的土壤性能测试筒,包括柱塔式可组合试验筒29,所述柱塔式可组合试验筒29由多层通过锥面接合的分筒30组成。
作为对上述技术方案的改进,相邻分筒30中的下分筒30的上端面呈内锥结构,上分筒30的下端面呈外锥结构;最底层的分筒30的下端面和最顶层的分筒30的上端面为水平面。
作为对上述技术方案的改进,每一层分筒30内设置有内凹环31,在内凹环31位置,所述分筒30两侧分别设置有使空气和循环水通过的进孔14和出孔15,该进孔14、出孔15分别与内凹环31相连接,该内凹环31处嵌装有透水石。
作为对上述技术方案的改进,每一层分筒30的结合处的外周设置有密封橡皮圈28,该密封橡皮圈28的周部设置有铁圈27。
作为对上述技术方案的改进,所述土壤性能测试筒还包括外筒11,所述外筒11包设于柱塔式可组合试验筒29的外周并与之相隔开。
作为对上述技术方案的改进,所述土壤性能测试筒还包括底托17、圆柱式空心盒32和顶盖10,所述底托17和顶盖10为沉孔结构,所述圆柱式空心盒32安装在所述柱塔式可组合试验筒29的内腔中,所述柱塔式可组合试验筒29安装在底托17的沉孔中,所述外筒11固定在底托17上,所述顶盖10盖设在柱塔式可组合试验筒29和外筒11上,其沉孔与外筒11的外周相适配。
作为对上述技术方案的改进,所述圆柱式空心盒32、底托17设置有空气和循环水通过的底孔,所述底托17的底部、侧壁穿设有顶丝19、18,该底托17底部的顶丝19与圆柱式空心盒32相抵,该底托17侧壁的顶丝18与最底部的分筒30相抵。
作为对上述技术方案的改进,所述土壤性能测试筒还包括保温层9,该保温层9包设在外筒11、底托17、顶盖10的外周。
作为对上述技术方案的改进,所述土壤性能测试筒还包括温控组件,所述温控组件连接在柱塔式可组合试验筒29上使柱塔式可组合试验筒29内的土壤同步升降温或形成温度梯度;该温控组件包括低温槽20、内置换热器23的气体循环箱24、环绕设置于气体循环箱24周部的水循环箱25、与进孔14和出孔15相连通的软管,从土壤性能测试筒出气、水的软管13与低温槽20相连接,该低温槽20、通入土壤性能测试筒的软管26有管路分别与换热器23、气体循环箱24、水循环箱25连通。
作为对上述技术方案的改进,所述换热器23由支撑座22支撑在气体循环箱24底部,气体循环箱24由支撑座21支撑在水循环箱25底部。
土壤性能测试筒主要由保温绝热层、不锈钢外筒、柱塔式可组合试验筒组成。1)保温绝热层选择一般保温材料,作用是隔绝室温与柱塔式可组合试验筒内热量交换;2)不锈钢外筒材料为厚度为2.5mm不锈钢,经过卷压成圆筒状,高500mm,缝隙由焊接成型;3)柱塔式可组合试验筒是实验装置的最关键部件,因内部超声波传感器要求其必须传热好但不能导电,选择了某种材料(涉密),采用多个组合式是为了适应不同厚度土壤的实验要求,最底层有底托,最上层有顶盖,每层之间采取锥面接合,并在外面用胶质塑料密封。每个单个试验筒内侧设计成内内凹圆环型槽面,以镶嵌渗水、透气专用层。渗水、透气专用层设计成针孔网状,粘贴后与圆通内壁平齐,以保证土壤膨胀顺滑。不锈钢外筒与柱塔式可组合试验筒之间供控制温度的循环液循环,两筒之间间隔24mm,供空气存储和空气的温度控制,并连接空气管和循环液管路。该层壁厚2-3mm,两壁间间隔24mm。柱塔式可组合试验筒最大高度为450mm,分为9段(每段50mm),壁厚5mm,内径112.84mm,筒内安装温度传感器;试验筒上有能使空气和循环水通过的孔,直径为2mm,但土不能通过。空气是沿着试验筒的径向从一边向另一边流动。不锈钢外筒与筒座固定,柱塔式可组合试验筒的每段能在外桶的约束下自由上下滑移,制作工艺要保证内、外筒间的摩擦阻力很小,以保证膨胀自由顺畅。试验筒底能通过循环液,另加个能通过循环液的试验筒盖。
外桶中间层的高压空气通过软管与内试验筒连接;循环液从外桶的外层进入,通过顶端外层与内层的通道进入内层的顶端出口流出;高压空气直接进入外桶的中间层,然后与内试样筒相连的软管接通;内试验筒每段的中间设置宽30mm、深2mm、硬性材料(透水石等)供空气和循环液通过。
本发明的土壤性能测试筒,柱塔式可组合试验筒内装载试验土壤16,低温槽通过控制循环液的温度来控制试验土壤16两端或四周的温度,从而实现试验土壤16温度人为控制,整个试验土壤16同步降温或试验土壤16上下端形成温度梯度;空气是沿着塔式可组合试验筒的径向从一边向另一边流动,循环液从塔式可组合试验筒的外层进入,通过塔式可组合试验筒顶端外层与内层的通道进入内层的顶端出口流出;高压空气直接进入塔式可组合试验筒的中间层,然后与塔式可组合试验筒相连的软管接通;本土壤性能测试筒可以测试建筑物下土壤的膨胀性能情况,对建筑物下土壤的膨胀性能做到清楚了解,从而因地制宜的进行建筑物施工,防止建筑损失。

Claims (10)

1.一种土壤性能测试筒,其特征在于:包括柱塔式可组合试验筒,所述柱塔式可组合试验筒由多层通过锥面接合的分筒组成。
2.根据权利要求1所述的一种土壤性能测试筒,其特征在于:相邻分筒中的下分筒的上端面呈内锥结构,上分筒的下端面呈外锥结构;最底层的分筒的下端面和最顶层的分筒的上端面为水平面。
3.根据权利要求2所述的一种土壤性能测试筒,其特征在于:每一层分筒内设置有内凹环,在内凹环位置,所述分筒两侧分别设置有使空气和循环水通过的进孔和出孔,该进孔、出孔分别与内凹环相连接,该内凹环处嵌装有透水石。
4.根据权利要求3所述的一种土壤性能测试筒,其特征在于:每一层分筒的结合处的外周设置有密封橡皮圈,该密封橡皮圈的周部设置有铁圈。
5.根据权利要求3所述的一种土壤性能测试筒,其特征在于:所述土壤性能测试筒还包括外筒,所述外筒包设于柱塔式可组合试验筒的外周并与之相隔开。
6.根据权利要求5所述的一种土壤性能测试筒,其特征在于:所述土壤性能测试筒还包括底托、圆柱式空心盒和顶盖,所述底托和顶盖为沉孔结构,所述圆柱式空心盒安装在所述柱塔式可组合试验筒的内腔中,所述柱塔式可组合试验筒安装在底托的沉孔中,所述外筒固定在底托上,所述顶盖盖设在柱塔式可组合试验筒和外筒上,其沉孔与外筒的外周相适配。
7.根据权利要求6所述的一种土壤性能测试筒,其特征在于:所述圆柱式空心盒、底托设置有空气和循环水通过的底孔,所述底托的底部、侧壁穿设有顶丝,该底托底部的顶丝与圆柱式空心盒相抵,该底托侧壁的顶丝与最底部的分筒相抵。
8.根据权利要求7所述的一种土壤性能测试筒,其特征在于:所述土壤性能测试筒还包括保温层,该保温层包设在外筒、底托、顶盖的外周。
9.根据权利要求8所述的一种土壤性能测试筒,其特征在于:所述土壤性能测试筒还包括温控组件,所述温控组件连接在柱塔式可组合试验筒上使柱塔式可组合试验筒内的土壤同步升降温或形成温度梯度;该温控组件包括低温槽、内置换热器的气体循环箱、环绕设置于气体循环箱周部的水循环箱、与进孔和出孔相连通的软管,从土壤性能测试筒出气、水的软管与低温槽相连接,该低温槽、通入土壤性能测试筒的软管有管路分别与换热器、气体循环箱、水循环箱连通。
10.根据权利要求9所述的一种土壤性能测试筒,其特征在于:所述换热器由支撑座支撑在气体循环箱底部,气体循环箱由支撑座支撑在水循环箱底部。
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