CN211453441U - 一种室内原状土样拉伸状态下电阻率测试试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种室内原状土样拉伸状态下电阻率测试试验装置，包括竖向玻璃板和水平玻璃板组成的玻璃承台，在水平玻璃板上放置有一插有针状电极的土样，土样通过夹具固定，土样一端夹具通过钢丝连接应力测试仪器S型拉力计将其连接在竖向玻璃板上，土样另一端夹具通过钢丝连接到绕过滑轮的砝码上；在水平玻璃板上还设有与土样针状电极相连的应力测试仪器S型拉力计和应变测试仪器百分表。本实用新型采用针状电极无损试样的结构性，整个装置各个部位可自由调节高度便于试验进行；并能够消除摩擦对试验结果的影响，该四相电极读数更为稳定精确，测试结果更为可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用于室内原状土样在拉伸状态下电阻率测试的试验装置，属于岩土工程领域中的一种用于土体物理特征测试的装置，尤其是可应用测量于室内不同应力应变环境下土体的电阻率参数的测试。
背景技术
土的电阻率是表征土体导电性的基本参数，应用电阻率测试技术是目前环境岩土工程领域较为前沿的研究领域，受到岩土工程界和工程地质界越来越多的关注。土的电阻率是土体的固有物性参数之一，受到土的孔隙率、孔隙形状、孔隙液电阻率、饱和度、固体颗粒成分、形状、定向性、胶结状态等多种因素影响。土的电阻率实际上是当电流垂直通过边长为1m3的土体时所呈现的电阻大小，单位为Ω·m。对于室内电阻率测试技术的“二相电极法”和“四相电极法”而言，虽然都能获得电阻率值，但二相测法受接触的影响较大，四相电极法更为常用，但对于原状土、污染土等的测试仍存在不稳定、测试精度低等局限性。因此，有关四相电极法的测试装置仍需进一步改善。
目前，电阻率作为土壤的一种重要的地球物理参数，在岩土工程和环境工程等交叉学科的研究领域备受关注。“四相电极法”作为室内电阻率测试的主流技术，在室内需要测量原状土或污染土的电阻率时，其精确度受到铜片或电极挤入的影响较大，导致测试结果不尽人意。
基于此，在利用“四相电极法”对现有装置改进，提出一种新的电阻率测试装置，在现有装置里面加入拉力装置，利用此装置可以针对不同状况的原状土、污染土、改良土等特殊土体进行更进一步的无损测试，以此来对室内四相电极法测试原状土样、污染土样等的电阻率评价技术提供技术支持。
实用新型内容
鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种可靠的用于室内测量原状土样在拉伸状态下电阻率的试验装置。利用此装置，可便捷高效的进行对土体导电性进行测试，一方面规避由于传统测试过程中电极大面积挤入土体破坏土颗粒均匀性对结果所带来的误差，另一方面降低了电极与土样之间的接触影响，使得结果更加切合实际。同时，为室内进行原状土样、污染土样、特殊土样的电阻率测试提供技术支持。该装置具有精度高、操作简单、便捷高效等优点。
本实用新型的目的通过以下措施来实现：
一种室内原状土样拉伸状态下电阻率测试试验装置，包括竖向玻璃板和水平玻璃板组成的玻璃承台，在水平玻璃板上放置有一插有针状电极的土样，土样通过夹具固定，土样一端夹具通过钢丝连接应力测试仪器S型拉力计将其连接在竖向玻璃板上，土样另一端夹具通过钢丝连接到绕过滑轮的砝码上；在水平玻璃板上还设有与土样针状电极相连的应力测试仪器S型拉力计和应变测试仪器百分表。
对于上述技术方案，本实用新型还有进一步优选的方案：
进一步，所述应力测试仪器S型拉力计通过螺纹套杆固定，并调节高度使应力测试仪器S型拉力计、土样和滑轮始终位于同一水平线上。
进一步，所述竖向玻璃板带有用于调节土样高度的空心槽。
进一步，在连接砝码端的土样端部设有拐臂结构的连杆，连杆通过螺纹套杆固定在水平玻璃板上。
进一步，土样与水平玻璃板接触部位涂有凡士林。
进一步，所述针状电极包括供电电极和测量电极，所述供电电极布设在土样左右两端，所述测量电极沿土样垂直伸入至其底部，并等间距布设在土样总长的三分之一处。
本实用新型的优点是：
1.采用“针状电极”，一方面无损试样的结构性，不影响土颗粒的原始分布；另一方面便于接入土体，使电极与土体接触充分且良好。
2.整个装置各个部位都可自由调节高度，便于试验进行。
3.在土样与水平玻璃板接触部位涂凡士林，消除摩擦对试验结果的影响。
4.改造过后的四相电极读数更为稳定精确。
5.经过改造过的试验装置，可进行不同电场及电势下的测试，测试结果更为可靠。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的侧视结构示意图；
图3为本实用新型的俯视结构示意图；
图4为本实用新型的电极布置与土样关系示意图；
图5为本实用新型在具体实施例中工作示意图。
图中：1、竖向玻璃板；2、水平玻璃板；3、供电电极；4、测量电极；5、应力测试仪器S型拉力计；6、应变测试仪器百分表；7、夹具；8、滑轮；9、砝码；10、钢丝；11、螺纹套杆。
具体实施方式
下边结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对本实用新型做任何限制的依据。
如图1、图2和图3所示，本实用新型的室内原状土样拉伸状态下电阻率测试试验装置，包括特制的带有空心槽的竖向玻璃板1和水平玻璃板2组成的玻璃承台，玻璃承台通过螺纹套杆11固定于基台上。
如图3所示，为本实用新型的俯视结构图，插有针状电极的土样放置在水平玻璃板2上面，土样由夹具7固定，在竖向玻璃板1的根端连接有一应力测试仪器S型拉力计5，土样一端通过钢丝10连接夹具7与应力测试仪器S型拉力计5相连，土样的另一端通过钢丝10连接夹具7和绕过滑轮8的砝码9；在水平玻璃板2上还设有连接针状电极的应变测试仪器百分表6。其中，在连接砝码9端的土样端部设有拐臂结构的连杆，连杆通过螺纹套杆11固定在水平玻璃板2上。
其中，应力测试仪器S型拉力计5通过螺纹套杆11固定，可适当调节高度；水平玻璃板2通过4个螺纹套杆11固定，可适当调节高度；滑轮8放置在试验台上，夹具7和砝码9通过钢丝10相连。测试时按照通过将电路和两供电电极接通，电压表接在中间的测量电极上，根据读数计算电阻，再进一步进行电阻率计算。
其中，放置在试验台上的滑轮8和相连的砝码9可充当拉力装置，整个装置采用螺纹套杆11自由调节各部位高度，将削好的插有针状电极的土样放置于测试装置中；插有针状电极的土样与水平玻璃板2接触部位涂凡士林，土样通过两个夹具7和钢丝10与拉力装置相连，读出两测试电极间的电性参数，如对应的电压和电流，计算电阻并结合两电极间的土体体积换算电阻率。
如图4所示，为本实用新型的电极布置与土样位置关系图，a、b分别为圆柱形土样截面直径和土样长度，在土样上插有特制的探针式针状电极，其包括两个供电电极3和两个测量电极4，供电电极3布设在土样左右两端，测量电极4沿土样垂直伸入至其底部，并等间距布设在土样总长的三分之一处。
试验装置可设置不同含水率条件、不同电势条件、不同污染条件和不同应力应变条件，并设不同压实度的击实土样。
首先将削好的土样放置在涂过凡士林的水平玻璃板上，将夹具固定到土样两端，通过钢丝连接好拉力计和拉力装置，通过螺纹套杆调节到适当高度，将两个供电电极接入土样两端，两个测量电极接入土样中间，紧接着将电压表并联在两个测量电极上，通电后可调节供电电压大小，对电压表和电路中电流表进行读数，记录数据后，对其进行处理分析，可有效分析相应条件下原状土体的导电性能，为利用电阻率法进行污染场地勘察和评价提供数据支撑。
本实用新型的原理是，如图5所示，利用四相电极法测试原状土电阻率的装置，对供电电极和测量电极进行改进，使用针状电极，规避了由于铜片作为电极在外力作用下挤入土体过程中不便捷的问题，且针状电极由于体积较小，不会破坏土样的结构，不影响土颗粒的原始分布。同时拉力装置通过钢丝作用在土样的两个夹具上，使土样受力均匀。应力测试仪器S型拉力计和水平玻璃板可以自由调节高度，使应力测试仪器S型拉力计、土样、滑轮始终位于同一直线上，土样始终受到轴向应力作用保证试验的准确性。根据测量结果计算中间部分a/3长度土体的电阻率，然后再代入下式进行电阻率计算。
其中，R为实测土样电阻，a、b分别为土样拉伸后总长度和土样截面直径。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种室内原状土样拉伸状态下电阻率测试试验装置，其特征在于，包括竖向玻璃板和水平玻璃板组成的玻璃承台，在水平玻璃板上放置有一插有针状电极的土样，土样通过夹具固定，土样一端夹具通过钢丝连接应力测试仪器S型拉力计将其连接在竖向玻璃板上，土样另一端夹具通过钢丝连接到绕过滑轮的砝码上；在水平玻璃板上还设有与土样针状电极相连的应力测试仪器S型拉力计和应变测试仪器百分表。
2.根据权利要求1所述的一种室内原状土样拉伸状态下电阻率测试试验装置，其特征在于，所述竖向玻璃板带有用于调节土样高度的空心槽。
3.根据权利要求2所述的一种室内原状土样拉伸状态下电阻率测试试验装置，其特征在于，所述应力测试仪器S型拉力计通过螺纹套杆固定，并调节高度使应力测试仪器S型拉力计、土样和滑轮始终位于同一水平线上。
4.根据权利要求1所述的一种室内原状土样拉伸状态下电阻率测试试验装置，其特征在于，在连接砝码端的土样端部设有拐臂结构的连杆，连杆通过螺纹套杆固定在水平玻璃板上。
5.根据权利要求1所述的一种室内原状土样拉伸状态下电阻率测试试验装置，其特征在于，土样与水平玻璃板接触部位涂有凡士林。
6.根据权利要求1所述的一种室内原状土样拉伸状态下电阻率测试试验装置，其特征在于，所述针状电极包括供电电极和测量电极，所述供电电极布设在土样左右两端，所述测量电极沿土样垂直伸入至其底部，并等间距布设在土样总长的三分之一处。
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