CN117233035A - 一种岩土勘察试验样品密度测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及密度分析技术领域，具体说是一种岩土勘察试验样品密度测试系统；包括筒体以及固连在所述筒体下方的下液压缸；所述筒体上下均为开口；所述筒体上端开口内侧固连着液压泵；所述液压泵内侧固连着上液压缸；所述上液压缸的输出轴朝下并连接着活动盘；所述活动盘的下表面固连着测试囊；所述测试囊与所述液压泵通过第一管道连通；所述下液压缸的输出轴朝上并固连着质量测试盘；本发明通过膨胀后的测试囊将筒体内的标准体积内试验样品的周围间隙填充，从而使得试验样品的体积被计算出，根据密度计算公式得到试验样品的密度值，本申请相比较现有技术而言，试验样品密封测试的精度高且能够反复测试。
Description
技术领域
本发明涉及密度分析技术领域，具体说是一种岩土勘察试验样品密度测试系统。
背景技术
在岩土勘察过程中，岩土的密度测试是岩土勘察试验中的重要步骤之一，这是因为岩石的密度对于工程设计、地质分类、密度差异研究以及破坏特性预测具有指导性意义。
测量岩土的密度值通常采用浸水法和光学扫描法来测量，浸水法指的是将岩土浸没至水体内计算水的体积变化，这种方法会虽然较为精确，但岩土在被水体浸泡后会松散，造成水体被污染，因此不适合反复测量；而光学扫描法对于物体表面的质量和状态比较敏感，如果物体表面不平整、粗糙或有杂质，可能会影响测量结果的准确性。
鉴于此，为了克服上述技术问题，本发明提出了一种岩土勘察试验样品密度测试系统，解决了上述技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种岩土勘察试验样品密度测试系统，本发明通过膨胀后的测试囊将筒体内的标准体积内试验样品的周围间隙填充，从而使得试验样品的体积被计算出，根据密度计算公式得到试验样品的密度值，本申请相比较现有技术而言，试验样品密封测试的精度高且能够反复测试。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种岩土勘察试验样品密度测试系统，包括筒体以及固连在所述筒体下方的下液压缸；所述筒体上下均为开口；所述筒体上端开口内侧固连着液压泵；所述液压泵内侧固连着上液压缸；所述上液压缸的输出轴朝下并连接着活动盘；所述活动盘的下表面固连着测试囊；所述测试囊与所述液压泵通过第一管道连通；
所述下液压缸的输出轴朝上并固连着质量测试盘；测试系统中的控制器控制测试囊膨胀后的内侧液体量来判断试验样品的体积，以此换算成试验样品密度值。
优选的，所述筒体在活动盘活动范围下的内壁自上而下设置有螺旋槽；所述螺旋槽内滑动连接着滑块；所述滑块与所述活动盘的外壁固连；所述活动盘上表面中心与上液压缸输出轴转动连接；所述活动盘带动测试囊与试验样品接触后，上液压缸会带动活动盘上下往复运动，液压泵会改变测试囊内部介质含量来保证测试囊与试验样品的接触。
优选的，所述测试囊内侧设有弹力绳；所述弹力绳一端与活动盘下表面固连，另一端与测试囊内表面固连；所述测试囊在干瘪的情况下被弹力绳拉扯紧贴活动盘下表面。
优选的，多个所述弹力绳为一组；多组弹力绳绕着活动盘中心均匀分散；同一组内的弹力绳设置在一条直线上，并依次远离活动盘中心设置；测试囊的外表面在介质压强膨胀配合弹力绳的作用呈环形波纹面。
优选的，同一组内的弹力绳弹力随着靠近活动盘的中心增大；所述测试囊的外表面在介质压强作用下由边缘向中心依次膨胀。
优选的，所述筒体上端口密封；所述筒体内壁与活动盘外壁活动密封；所述滑块与螺旋槽滑动密封连接；所述滑块在螺旋槽的两侧设置有贯穿槽；所述活动盘将筒体内侧的空间分隔成上腔和下腔；所述下腔内的气体能够在负压作用下沿着贯穿槽进入至上腔。
优选的，所述滑块与螺旋槽槽底接触的一面与贯穿槽连通；所述螺旋槽槽底沿着螺旋槽的螺旋线方向间隔设置有疏通块；多个所述疏通块在滑块移动过程中穿过贯穿槽。
优选的，所述疏通块截面与贯穿槽的截面保持一致；所述疏通块与所述贯穿槽活动密封连接；所述疏通块的竖直方向的高度大于滑块在竖直方向上的厚度。
优选的，所述质量测试盘由上半部的防护盘以及下半部的检测盘组成；所述防护盘上端面设置有条形槽；所述条形槽穿过所述防护盘的中心；所述条形槽上端口通过条形网遮挡。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过膨胀后的测试囊将筒体内的标准体积内试验样品的周围间隙填充，从而使得试验样品的体积被计算出，根据密度计算公式得到试验样品的密度值，本申请相比较现有技术而言，试验样品密封测试的精度高且能够反复测试。
2.本发明通过测试囊与试验样品之间的摩擦力带动试验样品在质量测试盘上表面上来回滚动，直至试验样品的靠下表面与质量测试盘上表面稳定接触后，试验样品会随着测试囊的转动而在质量测试盘上表面上移动，试验样品在质量测试盘上表面稳定移动的情况下，二者的形成的间隙是最低的，如此在测试囊膨胀后，试验样品的密度更加准确。
3.本发明中测试囊在膨胀过程中，测试囊的边缘会率先膨胀，从而将岩土朝着质量测试盘的中心挤压聚集，使得测试囊更集中对试验样品进行来回搓揉，对于一些松散的试验样品会在搓揉下松开，松散后的试验样品不会从筒体内侧移出，并在测试囊膨胀后实现更好的贴合，样品被打散后，活动盘与质量测试盘之间的间隙更多的被填充，进一步提高试验样品的密度测试精度。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明的立体图；
图2是本发明另一个角度下的立体图；
图3是本发明内部结构图；
图4是图3中A处的放大图；
图5是图3中B处的放大图；
图6是本发明疏通块的位置图；
图7是图6中C处的放大图；
图8是本发明中测试囊的膨胀状态图；
图9是图8中D处的放大图；
图10是本发明中弹力绳的位置图。
图中：筒体1、螺旋槽11、滑块12、贯穿槽13、上腔14、下腔15、疏通块16、下液压缸2、液压泵3、第一管道31、上液压缸4、活动盘5、测试囊6、弹力绳61、质量测试盘7、防护盘71、条形槽711、条形网712、检测盘72。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图10所示，本发明详见以下实施例：
实施例1：一种岩土勘察试验样品密度测试系统，包括筒体1以及固连在所述筒体1下方的下液压缸2；所述筒体1上下均为开口；所述筒体1上端开口内侧固连着液压泵3；所述液压泵3内侧固连着上液压缸4；所述上液压缸4的输出轴朝下并连接着活动盘5；所述活动盘5的下表面固连着测试囊6；所述测试囊6与所述液压泵3通过第一管道31连通；
所述下液压缸2的输出轴朝上并固连着质量测试盘7；测试系统中的控制器控制测试囊6膨胀后的内侧液体量来判断试验样品的体积，以此换算成试验样品密度值；
工作时，测量岩土的密度值通常采用浸水法和光学扫描法来测量，浸水法指的是将岩土浸没至水体内计算水的体积变化，这种方法会虽然较为精确，但岩土在被水体浸泡后会松散，造成水体被污染，因此不适合反复测量；而光学扫描法对于物体表面的质量和状态比较敏感，如果物体表面不平整、粗糙或有杂质，可能会影响测量结果的准确性；
因此本发明工作人员将试验样品放置在质量测试盘7上后，控制器控制质量测试盘7检测试验样品的质量为m，随后控制器控制下液压缸2伸长带动质量测试盘7上移，质量测试盘7的外径与筒体1的内径相适配，质量测试盘7上端面在下液压缸2的推动下上移至与筒体1下端口齐平后，控制器控制上液压缸4伸长，上液压缸4伸长的过程中会带动活动盘5以及活动盘5下表面的测试囊6下移，活动盘5会带动测试囊6下移与试验样品接触，在试验样品被测试囊6接触后，会改变质量测试盘7的质量数值，随后控制器控制上液压缸4停止运动，控制器会读取活动盘5下表面到筒体1下端口之间的距离h，如此根据筒体1的半径r，得到活动盘5下表面到筒体1下端口之间的空间体积v1=πr2*h，随后控制器控制液压泵3将油液沿着第一管道31注入测试囊6的内侧，使得干瘪的测试囊6开始膨胀，膨胀后的测试囊6会将活动盘5以及质量测试盘7之间除去试验样品的空间填充，随后控制器会读取液压泵3充入测试囊6内侧的油液的量即v2，并根据初始下的质量测试盘7检测试验样品的质量m，得出ρ=m/[v1-v2]，随后控制器会控制下液压缸2带动质量测试盘7下移，质量测试盘7会带动试验样品下移脱离筒体1下端口，随后工作人员将试验样品从质量测试盘7上表面取下即可，随后液压泵3会根据第一管道31将测试囊6内侧的油液抽走，随后控制器控制上液压缸4上移即可；
本发明通过膨胀后的测试囊6将筒体1内的标准体积内试验样品的周围间隙填充，从而使得试验样品的体积被计算出，根据密度计算公式得到试验样品的密度值，本申请相比较现有技术而言，试验样品密封测试的精度高且能够反复测试。
实施例2，本实施例相对于实施例1区别在于：
所述筒体1在活动盘5活动范围下的内壁自上而下设置有螺旋槽11；所述螺旋槽11内滑动连接着滑块12；所述滑块12与所述活动盘5的外壁固连；所述活动盘5上表面中心与上液压缸4输出轴转动连接；所述活动盘5带动测试囊6与试验样品接触后，上液压缸4会带动活动盘5上下往复运动，液压泵3会改变测试囊6内部介质含量来保证测试囊6与试验样品的接触。
本实施例中，所述测试囊6内侧设有弹力绳61；所述弹力绳61一端与活动盘5下表面固连，另一端与测试囊6内表面固连；所述测试囊6在干瘪的情况下被弹力绳61拉扯紧贴活动盘5下表面。
本实施例中，多个所述弹力绳61为一组；多组弹力绳61绕着活动盘5中心均匀分散；同一组内的弹力绳61设置在一条直线上，并依次远离活动盘5中心设置；测试囊6的外表面在介质压强膨胀配合弹力绳61的作用呈环形波纹面。
本实施例中，同一组内的弹力绳61弹力随着靠近活动盘5的中心增大；所述测试囊6的外表面在介质压强作用下由边缘向中心依次膨胀；
工作时，在下液压缸2带动质量测试盘7上表面上移至与筒体1下端口齐平后，控制器控制上液压缸4带动活动盘5以及活动盘5下表面的弹力绳61以及测试囊6下移，活动盘5下移过程中会带动滑块12同步下移，使得活动盘5带动滑块12沿着螺旋槽11的螺旋线运动，使得活动盘5下移的同时转动，活动盘5会带动下表面的测试囊6与试验样品接触，通过将测试囊6被弹力绳61拉紧在活动盘5下表面，使得活动盘5能够下移至极限位置，从而降低测试囊6填充活动盘5与质量测试盘7之间的间隙，提高密度测量效率，随后控制器会通过上液压缸4带动活动盘5反复上移和下移，在活动盘5上移过程中会带动滑块12同步上移，滑块12与螺旋槽11螺旋传动连接，如此在活动盘5上移的同时会反转，而在活动盘5下移过程中会带动滑块12同步下移，如此在活动盘5下移的同时会正转；活动盘5上移的过程中，液压泵3会朝着测试囊6内侧注入介质，介质可以为油液，在测试囊6内侧注入介质后会发生膨胀，如此使得活动盘5在即使远离质量测试盘7的情况下，测试囊6仍然与试验样品接触，如此膨胀后的测试囊6会随着活动盘5的正转而转动；活动盘5在上移后下移过程中，液压泵3会将测试囊6内侧的介质抽走，测试囊6内侧介质被抽走后会发生干瘪，如此使得活动盘5在靠近质量测试盘7的情况下，测试囊6保持与试验样品的轻微接触状态同时，避免接触力度过大造成测试囊6表面被岩土中的硬质岩石刮损，本实施例中为了降低岩土靠下的表面与质量测试盘7上表面之间的间隙，从而提高试验样品测试密度，使得本实施例中的活动盘5在反复上移或下移过程中会带动测试囊6与试验样品接触，通过测试囊6与试验样品之间的摩擦力带动试验样品在质量测试盘7上表面上来回滚动，直至试验样品的靠下表面与质量测试盘7上表面稳定接触后，试验样品会随着测试囊6的转动而在质量测试盘7上表面上移动，试验样品在质量测试盘7上表面稳定移动的情况下，二者的形成的间隙是最低的，如此在测试囊6膨胀后，试验样品的密度更加准确，为了增大测试囊6带动试验样品在质量测试盘7上表面的滚动效果，本实施例会利用多组弹力绳61的设置，使得多组弹力绳61在测试囊6膨胀的情况下对弹力绳61的内表面进行拉扯，使得测试囊6被弹力绳61拉扯的位置朝上凹陷，测试囊6没有被弹力绳61拉扯的位置朝下凸出，再由于每组弹力绳61中设置成一条直线，如此使得测试囊6的外表面会形成环形波纹面，如此增大了测试囊6外表面与试验样品之间的摩擦力，使得试验样品在测试囊6的带动下能够更好的在质量测试盘7上表面转动；本实施例中弹力绳61是随着靠近活动盘5的中心增大，故的测试囊6在膨胀过程中，测试囊6的边缘会率先膨胀，从而将岩土朝着质量测试盘7的中心挤压聚集，使得测试囊6更集中对试验样品进行来回搓揉，对于一些松散的试验样品会在搓揉下松开，松散后的试验样品不会从筒体1内侧移出，并在测试囊6膨胀后实现更好的贴合，样品被打散后，活动盘5与质量测试盘7之间的间隙更多的被填充，进一步提高试验样品的密度测试精度。
实施例3，本实施例相对于实施例2区别在于：
所述筒体1上端口密封；所述筒体1内壁与活动盘5外壁活动密封；所述滑块12与螺旋槽11滑动密封连接；所述滑块12在螺旋槽11的两侧设置有贯穿槽13；所述活动盘5将筒体1内侧的空间分隔成上腔14和下腔15；所述下腔15内的气体能够在负压作用下沿着贯穿槽13进入至上腔14。
本实施例中，所述滑块12与螺旋槽11槽底接触的一面与贯穿槽13连通；所述螺旋槽11槽底沿着螺旋槽11的螺旋线方向间隔设置有疏通块16；多个所述疏通块16在滑块12移动过程中穿过贯穿槽13。
本实施例中，所述疏通块16截面与贯穿槽13的截面保持一致；所述疏通块16与所述贯穿槽13活动密封连接；所述疏通块16的竖直方向的高度大于滑块12在竖直方向上的厚度；
工作时，在活动盘5下移过程中，上腔14内的空间变大，下腔15内的空间变小，为了避免下腔15内的气体影响质量测试盘7的压力变化，造成活动盘5带动测试囊6下移与试验样品的接触误判，同时也避免下腔15内的气体将试验样品表面的松散部分吹走，在滑块12的上下贯穿设置着贯穿槽13，如此在活动盘5下移过程中，下腔15内的气体会沿着贯穿槽13进入至上腔14，而在活动盘5上移的过程中，上腔14的空间变小，下腔15的空间变大，上腔14内的气体又会沿着贯穿槽13排入下腔15，避免上腔14的气体影响活动盘5的回位，为了避免贯穿槽13被颗粒杂质堵塞，在螺旋槽11的槽底沿着螺旋线方向均匀固连着疏通块16，滑块12在沿着螺旋槽11滑动过程中会带动滑块12上的贯穿槽13越过疏通块16，疏通块16在进入至贯穿槽13内再移出的过程中，会将贯穿槽13内的杂质刮出，进而保证贯穿槽13的疏通效果，本实施例还对疏通块16在竖直方向的长度做出限定，使得上腔14在活动盘5上移或者下移的过程中会出现短暂的密封，如此使得气体能够变速的穿过贯穿槽13，变速下的气体在穿过贯穿槽13的过程中，贯穿槽13槽壁上的杂质不易形成停留，进而保证贯穿槽13的疏通效果。
实施例4，本实施例相对于实施例2区别在于：
所述质量测试盘7由上半部的防护盘71以及下半部的检测盘72组成；所述防护盘71上端面设置有条形槽711；所述条形槽711穿过所述防护盘71的中心；所述条形槽711上端口通过条形网712遮挡；
工作时，在防护盘71上端面随着下液压缸2的带动下与筒体1的下端口齐平后，上液压缸4带动活动盘5以及活动盘5下表面的测试囊6下移，使得测试囊6与试验样品接触，随后液压泵3会将介质沿着第一管道31充入至测试囊6内侧，使得测试囊6膨胀，活动盘5与防护盘71之间的气体在测试囊6的膨胀下会穿过条形槽711上槽口的条形网712，并沿着条形槽711移出，为了避免条形网712被堵塞，在测试囊6膨胀的同时，控制器控制活动盘5上移，如此在滑块12与螺旋槽11的配合下，使得测试囊6在转动下膨胀，使得条形网712被测试囊6刮擦，保证条形网712的疏通效果，使得活动盘5与防护盘71之间的间隙被顺利排出。
关于本申请的技术效果补充：
本申请中的第一管道31为柔性或者弹性，从而满足活动盘5的转动和移动；
本申请中的测试囊6在完成试验样品的体积检测后，控制器会控制上液压缸4带动活动盘5上移，活动盘5会带动下表面的测试囊6同步上移，由于滑块12与螺旋槽11的配合，使得活动盘5带动测试囊6上移的同时转动，从而使得测试囊6外表面的杂质在转动产生的离心的作用下脱落，避免测试囊6外表面附着的杂质影响下一个试验样品的测试精度，进而提高本申请测试系统的测试精度；
本申请中会根据试验样品的规格大小，控制活动盘5在筒体1内侧竖直方向的位置，如此使得本申请能够适用于不同规格的试验样品，测试范围更广，而在测试过程中，通过下移的活动盘5，相比较原先直接依靠膨胀的测试囊6填充整个筒体1的内部空间而言，活动盘5移动的方式大大节省了试验样品密度测试时间，提高测试效率。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种岩土勘察试验样品密度测试系统，其特征在于，包括筒体(1)以及固连在所述筒体(1)下方的下液压缸(2)；所述筒体(1)上下均为开口；所述筒体(1)上端开口内侧固连着液压泵(3)；所述液压泵(3)内侧固连着上液压缸(4)；所述上液压缸(4)的输出轴朝下并连接着活动盘(5)；所述活动盘(5)的下表面固连着测试囊(6)；所述测试囊(6)与所述液压泵(3)通过第一管道(31)连通；
所述下液压缸(2)的输出轴朝上并固连着质量测试盘(7)；测试系统中的控制器控制测试囊(6)膨胀后的内侧液体量来判断试验样品的体积，以此换算成试验样品密度值。
2.根据权利要求1所述的一种岩土勘察试验样品密度测试系统，其特征在于：所述筒体(1)在活动盘(5)活动范围下的内壁自上而下设置有螺旋槽(11)；所述螺旋槽(11)内滑动连接着滑块(12)；所述滑块(12)与所述活动盘(5)的外壁固连；所述活动盘(5)上表面中心与上液压缸(4)输出轴转动连接；所述活动盘(5)带动测试囊(6)与试验样品接触后，上液压缸(4)会带动活动盘(5)上下往复运动，液压泵(3)会改变测试囊(6)内部介质含量来保证测试囊(6)与试验样品的接触。
3.根据权利要求2所述的一种岩土勘察试验样品密度测试系统，其特征在于：所述测试囊(6)内侧设有弹力绳(61)；所述弹力绳(61)一端与活动盘(5)下表面固连，另一端与测试囊(6)内表面固连；所述测试囊(6)在干瘪的情况下被弹力绳(61)拉扯紧贴活动盘(5)下表面。
4.根据权利要求3所述的一种岩土勘察试验样品密度测试系统，其特征在于：多个所述弹力绳(61)为一组；多组弹力绳(61)绕着活动盘(5)中心均匀分散；同一组内的弹力绳(61)设置在一条直线上，并依次远离活动盘(5)中心设置；测试囊(6)的外表面在介质压强膨胀配合弹力绳(61)的作用呈环形波纹面。
5.根据权利要求4所述的一种岩土勘察试验样品密度测试系统，其特征在于：同一组内的弹力绳(61)弹力随着靠近活动盘(5)的中心增大；所述测试囊(6)的外表面在介质压强作用下由边缘向中心依次膨胀。
6.根据权利要求2所述的一种岩土勘察试验样品密度测试系统，其特征在于：所述筒体(1)上端口密封；所述筒体(1)内壁与活动盘(5)外壁活动密封；所述滑块(12)与螺旋槽(11)滑动密封连接；所述滑块(12)在螺旋槽(11)的两侧设置有贯穿槽(13)；所述活动盘(5)将筒体(1)内侧的空间分隔成上腔(14)和下腔(15)；所述下腔(15)内的气体能够在负压作用下沿着贯穿槽(13)进入至上腔(14)。
7.根据权利要求6所述的一种岩土勘察试验样品密度测试系统，其特征在于：所述滑块(12)与螺旋槽(11)槽底接触的一面与贯穿槽(13)连通；所述螺旋槽(11)槽底沿着螺旋槽(11)的螺旋线方向间隔设置有疏通块(16)；多个所述疏通块(16)在滑块(12)移动过程中穿过贯穿槽(13)。
8.根据权利要求7所述的一种岩土勘察试验样品密度测试系统，其特征在于：所述疏通块(16)截面与贯穿槽(13)的截面保持一致；所述疏通块(16)与所述贯穿槽(13)活动密封连接；所述疏通块(16)的竖直方向的高度大于滑块(12)在竖直方向上的厚度。
9.根据权利要求5所述的一种岩土勘察试验样品密度测试系统，其特征在于：所述质量测试盘(7)由上半部的防护盘(71)以及下半部的检测盘(72)组成；所述防护盘(71)上端面设置有条形槽(711)；所述条形槽(711)穿过所述防护盘(71)的中心；所述条形槽(711)上端口通过条形网(712)遮挡。
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