CN213148487U - 一种可精确测量长度的土工两端静压制样设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可精确测量长度的土工两端静压制样设备，包括顶板、上压头、模具、下压头、移动平板、千斤顶、声光报警器、数字显示仪、磁敏式位移传感器、控制器、底板、压力表、固定杆和湿度传感器，两个湿度传感器固定安装在上压头和下压头上，所述声光报警器与湿度传感器电性连接，所述控制器与磁敏式位移传感器电性连接，所述数字显示仪与磁敏式位移传感器、控制器电性连接。本制样设备可在两端静压制备压实试样时精确控制试样的长度、精确控制具有膨胀属性土类的回弹量，确保试样的长度控制在误差允许的范围之内，并可保证试样一次成型。具有操作简单，省时省工，坚固耐用的优点。

Description

一种可精确测量长度的土工两端静压制样设备

技术领域：

本实用新型属于岩土工程领域，尤其是涉及一种可精确测量长度的土工两端静压制样设备。

背景技术：

在岩土工程领域，压实土试样的制备是通过土工试验获取路基、地基设计参数的重要基础，而试样参数的差异性会对试验结果产生重要影响。对于径向尺寸固定的模具而言，试样的长度是保证试样均一性的重要变量，如何对试样长度进行精确控制，是减小同组试样之间密度、孔隙比等差异性的关键技术问题。

在制备压实土样时，通常先称取一定重量、湿度配备均匀的散土料，在模具内击实或压制成固定尺寸的试样。目前常用的压实土样制备方法主要包括分层击实法和静压压实法，其中静压制样又包括一端压实和两端压实。对于分层击实法而言，尽管可以获得密实度较为均一的试样，但在试样高度的控制方面主要依靠制样者的经验，且不同层的接触面效应对试样的力学性能影响显著，尽管采用了诸如刮毛处理等方法进行处置，但难以完全消除分层界面的影响，使之往往容易成为试样力学性能的薄弱部位。相对于分层击实法，静压制样采用了一次成型的方法，较好的消除了分层界面对试样的影响。然而，采用一端静压法时，由于试样不同部位直接承受的压力存在差异，使得制备的试样在长度方向(轴向)上的密度各不相同。通常情况下，试样离压头较远的一端土体密度较低，较为软弱，而这不仅会引起试样力学性能的试验误差，还会导致同组试样之间均一性的差异，从而严重影响实验精度。相比一端压实的方法，两端静压法在模具两端均配备了活动压头，可较好的消除试样在轴向上的不均匀性。但是，与分层击实法类似，现有的静压制样技术在试样的长度控制上仍然依赖制样人的经验，难以做到对试样高度的精确控制。

首先，现有技术无法精确测量试样的长度。采用现有的制样技术进行制样操作时，通常凭借制样人的经验，对击实的次数进行预判，或在静压制样的压头上提前进行标注，压样时通过制样人肉眼识别和经验判断试样的长度。而土力学试验中试样的尺寸差异会对试验结果产生较大的影响，因此当试样尺寸差异超过一定的范围时，往往需要返工重新制备试样，费时费工。

其次，现有技术无法解决某些试样的回弹不均匀问题。一些土类，如膨胀土、加筋土、橡胶改良土和木质素改良土等，在制备压实试样时具有回弹特性，即压制时凭借经验将试样控制在一定的长度范围内，但压制完成卸载后，试样由于内部颗粒之间存在较大的斥力，其长度会比制备完成时的长度增大。对于某些类型的土，压实度越大、改良材料掺量越大，试样产生的回弹量越大。而采用现有技术，这类试样的回弹量往往被忽视，导致试样之间存在密实度的差异，从而影响试验精度；再者，回弹量的忽略使得制备的试样难以达到预定的压实度，从而对试验结果产生影响。

发明内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可精确测量长度的土工两端静压制样设备，借助一台带清零功能的精密磁致伸缩式位移传感器和一台数字显示仪，可在两端静压制样时精确测量试样的长度，且可通过制样过程中一台待清零功能的精密磁致伸缩式位移传感器的回弹，精确监测试样的回弹量，借助重复压制过程，控制试样的最终回弹量，使之位于允许的误差范围之内，最终使静压制样过程一次完成且试样尺寸符合要求。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种可精确测量长度的土工两端静压制样设备，包括顶板、上压头、模具、下压头、移动平板、千斤顶、声光报警器、数字显示仪、磁敏式位移传感器、控制器、底板、压力表、固定杆、和湿度传感器，所述顶板固定安装在四根固定杆的上端，所述底板固定安装在四根固定杆的下端，所述千斤顶的底座固定安装在底板上，所述千斤顶的顶盘与移动平板固定连接，所述移动平板滑动套接安装在四根固定杆上，所述上压头固定安装在顶板上，所述下压头固定安装在移动平板上，所述模具的上下两端分别滑动且密封套接安装在上压头、下压头上，所述声光报警器、数字显示仪均固定安装在顶板上部，所述控制器安装在移动平板上，所述磁敏式位移传感器固定安装在移动平板上，所述磁敏式位移传感器的顶针抵接在顶板下部，两个湿度传感器固定安装在上压头和下压头上，所述声光报警器与湿度传感器电性连接，所述控制器与磁敏式位移传感器电性连接，所述数字显示仪与磁敏式位移传感器、控制器电性连接。所述千斤顶设置为带压力表的油压千斤顶。所述底板上设置有第一凹槽，所述千斤顶固定嵌入安装在第一凹槽内，所述上压头和下压头设置为结构相同的圆柱体结构，所述顶板上设置有第二凹槽，所述移动平板上设置有第三凹槽，所述上压头固定嵌入安装在第二凹槽内，所述下压头固定嵌入安装在第三凹槽内，所述上压头和下压头的安装位置同心设置，以保证上压头2与顶板之间、下压头5与移动平板6之间垂直设置。

作为优选，所述数字显示仪具有液晶显示屏，其显示精度为0.01mm。

作为优选，所述磁敏式位移传感器的最大量程为300mm，测量精度为0.01mm。

作为优选，所述控制器具备数据存储功能，可存储50组记录数据。

作为优选，所述磁敏式位移传感器具备自动和手动清零功能。

与现有技术相比，本实用新型的有益之处是：本制样设备可在两端静压制备压实试样时精确控制试样的长度、精确控制具有膨胀属性土类的回弹量，确保试样的长度控制在误差允许的范围之内，并可保证试样一次成型。具有操作简单，省时省工，坚固耐用的优点。

附图说明：

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细描述：

如图1所示的一种可精确测量长度的土工两端静压制样设备，包括顶板1、上压头2、模具3、下压头5、移动平板6、千斤顶7、声光报警器8、数字显示仪9、磁敏式位移传感器10、控制器11、底板12、压力表13、固定杆14、和湿度传感器15，所述顶板1固定安装在四根固定杆14的上端，所述底板12固定安装在四根固定杆14的下端，所述千斤顶7的底座固定安装在底板12上，所述千斤顶7的顶盘与移动平板6固定连接，所述移动平板6滑动套接安装在四根固定杆14上，所述上压头2固定安装在顶板1上，所述下压头5固定安装在移动平板6上，所述模具3的上下两端分别滑动且密封套接安装在上压头2、下压头5上，所述声光报警器8、数字显示仪9均固定安装在顶板1上部，所述控制器11安装在移动平板6上，所述磁敏式位移传感器10固定安装在移动平板6上，所述磁敏式位移传感器10的顶针抵接在顶板1下部，两个湿度传感器15固定安装在上压头2和下压头5上，所述声光报警器8与湿度传感器15电性连接，所述控制器11与磁敏式位移传感器10电性连接，所述数字显示仪9与磁敏式位移传感器10、控制器11电性连接。所述千斤顶7设置为带压力表的油压千斤顶。所述底板12上设置有第一凹槽，所述千斤顶7固定嵌入安装在第一凹槽内。

所述上压头2和下压头5设置为结构相同的圆柱体结构，所述顶板1上设置有第二凹槽，所述移动平板6上设置有第三凹槽，所述上压头2固定嵌入安装在第二凹槽内，所述下压头5固定嵌入安装在第三凹槽内，所述上压头2和下压头5的安装位置同心设置，所述顶板1、底板12、移动平板6、固定杆14、上压头2、模具3和下压头5材料为高强度模具钢。

所述数字显示仪9具有液晶显示屏，可实现实时数据显示和3组最近存储数据显示功能，其显示精度为0.01mm，用以实现不同尺寸试样的制备，所述磁敏式位移传感器10的最大量程为300mm，测量精度为0.01mm。

所述控制器11具备数据存储功能，可存储50组记录数据，可实现数据实时查询，并可进行简单运算，将所制备试样的实时长度在所述数字显示仪上显示，所述磁敏式位移传感器10具备自动和手动清零功能，控制器11用以实现精密磁致伸缩式位移传感器清零和数据自动存储功能，可做到报警器报警后记录的数据自动清零。

其工作原理为：将待压土样4置于所述模具3之中轻轻压实，并将装入土样4的模具3置于所述上压头2和所述下压头5之间。操作所述油压千斤顶7使之活塞伸长，推动所述移动平板6沿所述固定杆14向上移动，所述移动平板6带动所述下压头5向所述模具3内部移动。待所述模具3与所述上压头2、下压头5接触时，所述声光报警器8发出声音报警，所述控制器11记录磁敏式位移传感器10记录的数据一，所述磁敏式位移传感器10自动清零。操作所述油压千斤顶7使之活塞继续伸长，所述移动平板6继续上移，所述上压头2和所述下压头5进入所述模具3的空心孔内，待所述上压头2和所述下压头5端部的所述湿度传感器15与所述模具3孔内的土样4接触时，触发所述声光报警器8声光报警，所述控制器11记录所述磁敏式位移传感器10记录的数据二，所述磁敏式位移传感器10自动清零。此时，所述数据显示仪9实时显示所述磁敏式位移传感器10的读数，并同时显示最近3组记录的数据。通过所述模具3的高度(数据一)减去记录的数据二，并减去所述数据显示仪9实时显示的所述磁敏式位移传感器10读数，即可精确获得所制备试样4的实时长度。

对于具有膨胀属性的土样，可在土样4压制完成后，将所述磁敏式位移传感器10手动清零，并松开所述油压千斤顶7的回油阀，试样4的回弹将压迫所述移动平板6向下移动，所述磁敏式位移传感器10可实时记录试样4的回弹量。通过反复重复试样压制和松开的过程，确保试样的回弹量可精确控制在许用误差范围之内。

需要强调的是：对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (8)

1.一种可精确测量长度的土工两端静压制样设备，其特征在于：包括顶板(1)、上压头(2)、模具(3)、下压头(5)、移动平板(6)、千斤顶(7)、声光报警器(8)、数字显示仪(9)、磁敏式位移传感器(10)、控制器(11)、底板(12)、压力表(13)、固定杆(14)和湿度传感器(15)，所述顶板(1)固定安装在四根固定杆(14)的上端，所述底板(12)固定安装在四根固定杆(14)的下端，所述千斤顶(7)的底座固定安装在底板(12)上，所述千斤顶(7)的顶盘与移动平板(6)固定连接，所述移动平板(6)滑动套接安装在四根固定杆(14)上，所述上压头(2)固定安装在顶板(1)上，所述下压头(5)固定安装在移动平板(6)上，所述模具(3)的上下两端分别滑动且密封套接安装在上压头(2)、下压头(5)上，所述声光报警器(8)、数字显示仪(9)均固定安装在顶板(1)上部，所述控制器(11)安装在移动平板(6)上，所述磁敏式位移传感器(10)固定安装在移动平板(6)上，所述磁敏式位移传感器(10)的顶针抵接在顶板(1)下部，两个湿度传感器(15)固定安装在上压头(2)和下压头(5)上，所述声光报警器(8)与湿度传感器(15)电性连接，所述控制器(11)与磁敏式位移传感器(10)电性连接，所述数字显示仪(9)与磁敏式位移传感器(10)、控制器(11)电性连接。

2.根据权利要求1所述的可精确测量长度的土工两端静压制样设备，其特征在于：所述千斤顶(7)设置为带压力表的油压千斤顶。

3.根据权利要求1所述的可精确测量长度的土工两端静压制样设备，其特征在于：所述底板(12)上设置有第一凹槽，所述千斤顶(7)固定嵌入安装在第一凹槽内。

4.根据权利要求1所述的可精确测量长度的土工两端静压制样设备，其特征在于：所述上压头(2)和下压头(5)设置为结构相同的圆柱体结构，所述顶板(1)上设置有第二凹槽，所述移动平板(6)上设置有第三凹槽，所述上压头(2)固定嵌入安装在第二凹槽内，所述下压头(5)固定嵌入安装在第三凹槽内，所述上压头(2)和下压头(5)的安装位置同心设置。

5.根据权利要求1所述的可精确测量长度的土工两端静压制样设备，其特征在于：所述数字显示仪(9)具有液晶显示屏，其显示精度为0.01mm。

6.根据权利要求1所述的可精确测量长度的土工两端静压制样设备，其特征在于：所述磁敏式位移传感器(10)的最大量程为300mm，测量精度为0.01mm。

7.根据权利要求1所述的可精确测量长度的土工两端静压制样设备，其特征在于：所述控制器(11)具备数据存储功能，可存储50组记录数据。

8.根据权利要求1所述的可精确测量长度的土工两端静压制样设备，其特征在于：所述磁敏式位移传感器(10)具备自动和手动清零功能。

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