CN112945832A - 一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪,分为MTS动力加载系统、有机玻璃试样管、反力框架、补水系统、湿度监测系统，可以连续监测振动荷载作用下毛细水的发展情况，试验的补水系统通过红外装置控制水管两头水面位于同一水平线，避免产生静水压力，在试验开始前对粉土试样加振动荷载，通过湿度监测计将试样不同高度的含水量实时的反馈到数据采集器上并记录下来，该装置可实现不同模式动态荷载作用下粉土试样内毛细水上升高度、上升速率的监测，通过分析粉土中毛细水上升速率、上升高度的变化规律，为毛细水的隔断与路基稳定处置措施研究提供数据支撑。
Description
技术领域
本发明属于粉土毛细水效应测试领域，具体为一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪。
背景技术
我国粉土地域分布范围广，由于粉性土的粉粒含量高，粒径相对均匀、颗粒磨圆度高等特征，导致其堆积或碾压密实后的粒径孔隙缺乏细粒填充，毛细孔隙发达，毛细水作用强烈，而毛细水对路基的强度及稳定性有较大的影响，必须要对粉土路基在振动荷载作用下的毛细现象进行研究；以便合理控制毛细水上升高度、确定路基强度、选取合理的路基压实度等。目前测定毛细水上升高度实验仪只能开展无上覆荷载作用时试样静置状态下毛细水上升高度与速率的测定，无法考虑在高速列车、汽车车辆等振动荷载作用下粉土中毛细水的发展规律，此外，现有测试仪采用试验过程中利用有机玻璃试样管预留孔洞人工挖取土试样测定其含水率变化的方法监测湿度变化情况，获取的实验数据不连续且离散性大。鉴于此，发明一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪以填补毛细水测试试验领域的空白。
发明内容
本发明提供一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪，该装置整体结构布置合理、操作便捷、适用于公路、铁路等存在振动荷载作用下土质基础毛细水效应的测试与研究，可实现模拟不同模式动态荷载作用下粉土试样内毛细水上升高度、上升速率，通过分析粉土毛细水上升速率、上升高度的变化规律，为毛细水隔断与路基稳定处置措施研究提供数据支撑。
本发明的一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪，能够测定不同模式动态荷载对毛细水上升高度的影响。包括MTS动力加载系统、试样管、反力框架、补水系统、湿度监测系统。
作为本发明的技术方案，所述反力柱和反力横梁均为钢架结构，可通过拼装固定并用螺栓链接完成，所述反力柱则通过基座上的凹槽进行平面定位，并与与基座上的凹槽通过螺栓固定；所述基座固定于地基。
作为本发明的技术方案，所述MTS试验系统由控制系统和触动头组成，MTS的液压加载装置通过螺栓垂直向下连接于反力横梁上。
作为本发明的技术方案，所述补水系统由带溢水管的水箱、中间连接水管和盛水水槽组成，首先通过垫高水箱并利用红外监测系统使水槽顶部与桶开孔底部相齐平，开始向桶内加水，当水加到指定高度时，多余的水会通过小孔排除。同时要保证水管开口处水平位置一致，以确保没有静水压力的影响。
作为本发明的技术方案，所述湿度监测系统由湿度监测计与数据采集器组成，通过湿度监测系统监测粉土试样不同位置的毛细水上升高度和速率并传导至数据采集器。
作为本发明的技术方案，所述试样管通过横向定位装置固定于反力柱上，试样管通过水槽上部凹槽将进行平面定位，其下部开孔与水槽顶部开孔重合，保证粉土试样充分与水面接触。
有益效果：本发明装置能够为不仅可以实现对不同模式动态荷载作用下毛细水上升高度影响因素的监测，而且保证了所获取实验数据的准确性，提高了取试验数据曲线的连续性；带溢水管的水箱与水槽连接，可直接对地下水进行模拟，所述补水装置加水时方便快捷且避免了静水压力的影响。本发明装置能够实现可实现不同模式动态荷载作用下粉土试样中毛细水上升高度、上升速度的监测，为公路、铁路等振动荷载作用下土质基础毛细水隔断与路基稳定处置措施研究提供数据支撑。
附图说明
图1为一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪的正视图，
图2为一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪的反力系统组装示意图与基座俯视图。
图3为一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪的补水系统组装示意图。
图4为一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪动态加载系统的安装示意图。
图5为一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪反力横梁与MTS加载装置的连接示意图。
图6为一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪反力横梁与反力柱连接方式的侧视图。
图7为一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪有机玻璃试样管示意图。
图中：1-反力横梁；2-基座；3-反力柱；4-反力框架；5-刻度；6-试样管；7-开孔；8-湿度监测计；9-供水管；10-溢水管；11-水杯；12-横向连杆；13-连接水管；14-水槽；15-MTS液压加载装置；16-螺栓；17-基座凹槽；18-垫石；19-定位系统；20-开孔；21-凹槽；22-高度调节装置。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图所示，由基座2、反力柱3和反力横梁1组成反力系统，反力柱3和反力横梁1通过螺栓16连接在一起，反力柱3通过基座凹槽17定位并固定在基座2上。
安装补水系统，在反力框架4下方的开孔20下安装水槽14并设置连接水管13，将连接水管13另一端固定在水箱的定位装置内测，供水管9向水箱内供水，通过调节水箱高低观察定位系统19，保证连接水管13两头位于同一水平线，将水杯11放于水箱溢水管10的一侧，多余的水从溢水管10排出，保持液位恒定。
安装装粉土试样的有机玻璃试样管6，通过水槽14上的凹槽21将试样管定位，保证试样管6底部开孔7与水槽14顶部开孔7心位于同一轴线，利用反力柱3上的横向连杆12固定有机玻璃试样管6以防止试样管6的横向晃动。
安装MTS液压加载装置15，通过螺栓16将MTS液压加载装置15固定在反力横梁1底部，并用高度调节装置22将液压加载装置调节至合适高度，保证MTS液压加载装置15底部与粉土试样相接触。
在粉土试样中安装湿度监测计8，并将湿度监测计8与数据采集器相连，实时监测粉土试样中毛细水上升速率和高度的变化。
Claims (8)
1.一种振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪，其特征在于：包括MTS动力加载系统、试样管、反力框架、补水系统、湿度监测系统；在所述反力框架下安装有所述MTS动力加载系统，所述MTS动力加载系统下安装试样管，所述试样管下方有通孔，在所述通孔下布置水槽，所述水槽连接所述补水系统，保持水槽内液面高度，水与所述粉土接触，所述湿度监测系统安装在所述试样管带有开孔的侧壁，监测所述粉土不同高度的湿度。
2.根据权利要求1所述的振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪，其特征在于，所述反力框架包括基座、在基座上的反力柱和反力横梁。
3.根据权利要求2所述的振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪，其特征在于，所述反力柱和反力横梁通过拼装固定并用螺栓连接，所述反力柱通过凹槽定位并用螺栓安装在所述基座上。
4.根据权利要求1所述的振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪，其特征在于，所述试样管一侧设置高度刻度，另一侧开设湿度计安装孔。
5.根据权利要求4所述的振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪，其特征在于，所述试样管通过横向连杆固定于两侧反力柱上。
6.根据权利要求1所述的振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪，其特征在于，所述湿度监测系统包括湿度计、数据采集器。
7.根据权利要求1所述的振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪，其特征在于，所述MTS液压动载系统通过螺栓固定在反力横梁上，在粉土试样顶部施加不同模式的竖向交通荷载。
8.根据权利要求1所述的振动荷载作用下粉土毛细水效应测试仪，其特征在于，所述补水系统包括中间连接水管、水箱、供水管，所述中间连接水管将所述水箱与所述水槽连接，所述中间连接水管插入在所述水箱的液面下，所述中间连接水管从底部通入水槽，安装定位系统以保证中间连接水管两头位于同一水平线上，所述水箱的上有溢水管保持水箱内液面高度，所述溢水管一侧方有承接水杯。
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