CN208399236U - 一种配制目标含水率土料的振动式实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种配制目标含水率土料的振动式实验装置，包括密闭水箱、喷淋支架箱、振动底座和载土器，振动底座上配合安装有喷淋支架箱，喷淋支架箱顶部与底部均开有箱口；密闭水箱底部连通有输水管，密闭水箱顶部连通有注水口，喷淋支架箱的顶部箱口均匀布设有与输水管相连通的输水支管，输水支管底部连通布设有若干个喷淋器，输水管上配合安装有高压水泵；振动底座与喷淋支架箱之间具有插接空间，载土器配合插接于插接空间中；振动底座中设有振动装置，振动底座外壁上设有电源开关。本实用新型解决了目前配制目标含水率土料精度较低、对试验人员要求高及环境污染较大等问题，具有操作简便、精度较高、方便快捷等优点。

Description

一种配制目标含水率土料的振动式实验装置

技术领域

本实用新型涉及土木工程领域，尤其涉及一种配制目标含水率土料的振动式实验装置。

背景技术

室内土工试验是岩土工程领域科学研究的一个重要手段，一直以来都被广大岩土工作者所推崇。而室内土工试验的一项重要内容就是配制目标含水率，即需要研究特定含水率下土体的物理力学性质。目前对于配制目标含水率土料的方法一般为人工法，其大致步骤为：首先将土料过筛烘干测试当前含水率，计算配制的目标含水率土料所需的水量；然后将烘干土放置在呈料盘中，用喷壶将预先准备好的水均匀喷洒到土料表面，边喷洒边搅拌，待喷壶中的水喷完，放置一昼夜即可认为土料达到了预定的目标含水率。不难看出，该方法全程靠试验人员手工操作，对试验人员技术水平要求较高，同时在搅拌过程中如遇颗粒较细的粉土易发生尘土飞扬现象，污染环境及危害试验人员身体健康，而且最重要一点，如果喷洒的速度和搅拌的速度不匹配时，常会形成大小不均匀的团粒，增大了制样的误差，影响试验精度。综上，该方法存在诸多弊端，给试验结果造成了较大误差。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种配制目标含水率土料的振动式实验装置，解决了目前配制目标含水率土料精度较低、对试验人员要求高及环境污染较大等问题，具有操作简便、精度较高、方便快捷等优点。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种配制目标含水率土料的振动式实验装置，包括密闭水箱、喷淋支架箱、振动底座和载土器，所述振动底座上配合安装有喷淋支架箱，所述喷淋支架箱顶部与底部均开有箱口；所述密闭水箱底部连通有输水管，所述密闭水箱顶部连通有注水口，所述喷淋支架箱的顶部箱口均匀布设有与输水管相连通的输水支管，所述输水支管底部连通布设有若干个朝向喷淋支架箱底部箱口的喷淋器，所述输水管上配合安装有高压水泵；所述振动底座与喷淋支架箱之间具有插接空间，所述载土器配合插接于插接空间中；所述振动底座中设有用于对载土器进行振动操作的振动装置，所述振动底座外壁上设有与振动装置电连接的电源开关。

为了更好地实现本实用新型，所述喷淋器为水雾喷淋器。

作为优选，所述振动装置包括若干个振动电机，所述振动装置的所有振动电机均通过导线与电源开关电连接。

作为优选，所述振动底座外壁上设有与振动装置电连接的振动幅度控制开关和振动频率控制开关。

作为优选，本实用新型还包括高压空气源，所述高压空气源与密闭水箱之间通过压力输入管密闭连通，所述压力输入管上安装有压力表。

作为优选，所述输水管上安装有输水管阀。

作为优选，所述载土器具有载土面框和连接于载土面框上的拉手，所述载土器的载土面框由横杆和纵杆横纵交织而成，所述载土面框的横杆与纵杆相交位置处均活动设有铰结滚轴。

本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型根据目标含水率计算出所需加水量，并将水储存于密闭水箱中，通过高压方式将水输入到所有喷淋器中，由所有喷淋器喷出水雾与试验土料充分接触，并且振动装置对放置于载土器上土料进行振动，起到振动拌和的目的，即可实现快速配制高质量的目标含水率土料。

(2)本实用新型解决了目前配制目标含水率土料精度较低、对试验人员要求高及环境污染较大等问题，具有操作简便、精度较高、方便快捷等优点。

(3)本实用新型载土器的载土面框由横杆和纵杆横纵交织而成，同时载土面框的横杆与纵杆相交位置处均活动设有铰结滚轴，铰结滚轴可以实现横杆与纵杆相交位置处柔性振动配合，可以更好地配合振动操作。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

1－高压空气源,2－压力输入管，21－压力表,3－密闭水箱,4－注水口,5－输水管,51－输水管阀,6－喷淋器,7－载土器,71－拉手,8－铰结滚轴,9－电源开关,10－振动频率控制开关,12－振动幅度控制开关,13－输水支管,14－振动底座,15－喷淋支架箱。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明：

实施例

如图1所示，一种配制目标含水率土料的振动式实验装置，包括密闭水箱3、喷淋支架箱15、振动底座14、载土器7和高压空气源1，振动底座14上配合安装有喷淋支架箱15，喷淋支架箱15顶部与底部均开有箱口。密闭水箱3底部连通有输水管5，密闭水箱3顶部连通有注水口4，喷淋支架箱15的顶部箱口均匀布设有与输水管5相连通的输水支管13，输水支管13底部连通布设有若干个朝向喷淋支架箱15底部箱口的喷淋器6，本实用新型的喷淋器6优选为水雾喷淋器，类似花洒结构。输水管5上配合安装有高压水泵。振动底座14与喷淋支架箱15之间具有插接空间，载土器7配合插接于插接空间中。振动底座14中设有用于对载土器7进行振动操作的振动装置，振动底座14外壁上设有与振动装置电连接的电源开关9。

本实用新型的振动装置包括若干个振动电机，振动装置的所有振动电机均通过导线与电源开关9电连接。振动底座14外壁上设有与振动装置电连接的振动幅度控制开关12和振动频率控制开关10。振动幅度控制开关12用于调节振动装置的振动幅度(其实就是调节所有振动电机的振动幅度)，振动频率控制开关10用于调节振动装置的振动频率(其实就是调节所有振动电机的振动频率)。

高压空气源1与密闭水箱3之间通过压力输入管2密闭连通，高压空气源1为密闭水箱3提供高压空气，高压空气源1的高压空气通过压力输入管2进入到密闭水箱3中，高压空气高压驱赶密闭水箱3中的水进入到输水管5中，进入到输水管5中的水也在高压空气作用下形成高压水，高压水进入到输水支管13，通过输水支管13上的各个喷淋器6向喷淋支架箱15底部箱口方向喷出水雾，压力输入管2上安装有压力表21。

如图1所示，输水管5上安装有输水管阀51，通过输水管阀51即可打开或关闭输水管5的输水操作。

本实用新型优选的载土器7具有载土面框和连接于载土面框上的拉手71，该拉手71方便对载土器7进行推拉操作，载土器7的载土面框由横杆和纵杆横纵交织而成，载土面框的横杆与纵杆相交位置处均活动设有铰结滚轴8，铰结滚轴8可以实现横杆与纵杆相交位置处柔性振动配合。

利用本实用新型振动式实验装置的使用步骤如下：

1、将天然土料过筛、烘干后得到试验土料，此时测量试验土料的含水率w_前(含水率为百分数)，含水试验土料加水前的质量为m_前；然后计算试验土料预达到的目标含水率所需的水量m_水，此时的土料含水率为w_后，按公式(1)计算：

其中m_水为土料所需的加水量(单位为克)，m_前为试验土料加水前的质量(单位为克)，w_前为试验土料加水前的含水率(含水率为百分数)，w_后为土样目标含水率(含水率为百分数)。

本实用新型的上述公式(1)通过如下计算得到：

设干土的质量为m_干；干土在加水前会含有水分，设加水前的质量为m_前(m_前包括干土与水整体质量，即m_前＝m_干+加水前土料中水的质量)，含水率为w_前；加水后的质量为m_后，含水率为w_后；目标加水量为m_水。

m_前＝m_干·(1+w_前)

m_后＝m_干·(1+w_后)

由于加水前后干土的质量未变，故有：

对上式进行处理，可得：

m_水为目标加水量

故有：

即可通过此式求取所需的加水量m_水。

2、将烘干的试验土料装入载土器7上，将载土器7放置在振动底座14上，并使得载土器7配合插接于振动底座14与喷淋支架箱15之间的插接空间，然后通过锁角螺栓安装固定(即通过锁角螺栓载土器7的四个角分别锁定在振动底座14四个角落处)，通过振动频率控制开关10调节到合适的振动频率，通过振动幅度控制开关调节到合适的振动幅度。

3、将预先计算好的水量m_w注入密闭水箱3中，调节高压空气源1，确保压力表21的压力表值大于1MPa，保证所有喷淋器6的水喷洒时呈雾状。本实用新型在输水管5上配合安装有高压水泵，本实用新型可以不使用高压空气源1、压力输入管2、压力表21，仅通过高压水泵也能保证所有喷淋器6的水喷洒时呈雾状；当然本实用新型可以将高压水泵与高压空气源1、压力输入管2、压力表21结合使用。

4、通过电源开关9打开振动装置，打开输水管阀51，试验土料在振动底座14上按照特定的振动频率、幅度振动振动，水量通过输水管5输入到输水支管13，输水支管13上的所有喷淋器6以雾状喷出，水雾与试验土料充分接触、拌合，待密闭水箱3中的水用完(以喷淋器6端部无水喷出为依据)时，关闭输水管阀51，再振动5分钟即可关闭电源，试验结束。

5、取出试验土样并静置一昼夜，即可认为试验土样的含水率达到了预期的目标含水率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种配制目标含水率土料的振动式实验装置，其特征在于：包括密闭水箱（3）、喷淋支架箱（15）、振动底座（14）和载土器（7），所述振动底座（14）上配合安装有喷淋支架箱（15），所述喷淋支架箱（15）顶部与底部均开有箱口；所述密闭水箱（3）底部连通有输水管（5），所述密闭水箱（3）顶部连通有注水口（4），所述喷淋支架箱（15）的顶部箱口均匀布设有与输水管（5）相连通的输水支管（13），所述输水支管（13）底部连通布设有若干个朝向喷淋支架箱（15）底部箱口的喷淋器（6），所述输水管（5）上配合安装有高压水泵；所述振动底座（14）与喷淋支架箱（15）之间具有插接空间，所述载土器（7）配合插接于插接空间中；所述振动底座（14）中设有用于对载土器（7）进行振动操作的振动装置，所述振动底座（14）外壁上设有与振动装置电连接的电源开关（9）。

2.按照权利要求1所述的一种配制目标含水率土料的振动式实验装置，其特征在于：所述喷淋器（6）为水雾喷淋器。

3.按照权利要求1或2所述的一种配制目标含水率土料的振动式实验装置，其特征在于：所述振动装置包括若干个振动电机，所述振动装置的所有振动电机均通过导线与电源开关（9）电连接。

4.按照权利要求3所述的一种配制目标含水率土料的振动式实验装置，其特征在于：所述振动底座（14）外壁上设有与振动装置电连接的振动幅度控制开关（12）和振动频率控制开关（10）。

5.按照权利要求1所述的一种配制目标含水率土料的振动式实验装置，其特征在于：还包括高压空气源（1），所述高压空气源（1）与密闭水箱（3）之间通过压力输入管（2）密闭连通，所述压力输入管（2）上安装有压力表（21）。

6.按照权利要求1或5所述的一种配制目标含水率土料的振动式实验装置，其特征在于：所述输水管（5）上安装有输水管阀（51）。

7.按照权利要求1所述的一种配制目标含水率土料的振动式实验装置，其特征在于：所述载土器（7）具有载土面框和连接于载土面框上的拉手（71），所述载土器（7）的载土面框由横杆和纵杆横纵交织而成，所述载土面框的横杆与纵杆相交位置处均活动设有铰结滚轴（8）。