CN217483432U - 一种测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置，包括中心带有圆孔的圆形底盘，底端插入圆孔并竖直固定在圆形底盘顶面的圆杆，圆杆上带有刻度，刻度的起点位于圆形底盘的上表面，圆形底盘包括中心圆盘和依次可拆卸地连接在中心圆盘外侧的第一圆环、第二圆环，中心圆盘、第一圆环、第二圆环位于同一水平平面，连接部位紧密接触，还另外配置垫高圆形底盘的多个垫块。使用颗粒最大粒径小于60mm的无黏性粗粒土进行试验，试验的试样直径可以采用2000mm、1500mm、1000mm三种，可测得无黏性粗粒土水下休止角，对于库岸稳定勘察研究中无黏性粗粒土水下休止角参数的正确选取及库岸边坡的稳定分析判断有着十分积极的意义。

Description

一种测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置

技术领域

实用新型涉及角度的计量装置，尤其是涉及一种测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置。

背景技术

休止角是指无黏性土在松散状态堆积时其坡面与水平面所形成的最大倾角。天然休止角是无黏性土自然堆积时形成的自然坡面与水平面的最大夹角，其数值接近于疏松土的内摩擦角。水下休止角是指无黏性土在水下自然堆积时形成的自然坡面与水平面的最大夹角。

在水库的库岸稳定勘察研究中，天然休止角和水下休止角是判断无黏性土坡稳定性的重要试验数据，是岸坡稳定分析判断的重要参数。以往水下休止角的获得通过天然休止角根据经验减掉一些角度估算而得，然而这种方法终究不够直接。

虽然现有技术提供了可测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置，但其圆形底盘是整体式的，因现场无粘性土最大粒径不同而需要不同直径的圆形底盘，一般直径为1000mm、1500mm和2000mm，圆形底盘和测杆共3套，运输和搬运工作量较大，运费和转运费用较高，圆形底盘直径较大时重量较大，搬运、装卸和现场挪移十分不便，并造成较大的安全风险。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置，结构简单，通用性强。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置，包括中心带有圆孔的圆形底盘，底端插入圆孔并竖直固定在圆形底盘顶面的圆杆，圆杆上带有刻度，刻度的起点位于圆形底盘的上表面，圆形底盘包括中心圆盘和依次可拆卸地连接在中心圆盘外侧的第一圆环、第二圆环，中心圆盘、第一圆环、第二圆环位于同一水平平面，连接部位紧密接触，还另外配置垫高圆形底盘的多个垫块。

所述圆杆分为三部分，上面部分表面光滑，设有0～1440mm刻度，中间部分和下面部分穿过在圆形底盘中心的圆孔，中间部分表面光滑，下面部分带有螺纹，通过螺母相连接将圆杆固定在圆形底盘上。

所述的无黏性粗粒土最大粒径小于60mm。

所述中心圆盘与第一圆环之间分别在底面上相邻部位间隔设置有多组一对连接件，通过螺栓拧紧每一对连接件将中心圆盘与第一圆环紧密连接成一体；第一圆环与第二圆环之间分别在底面上相邻部位间隔设置有多组一对连接件，通过螺栓拧紧每一对连接件将第一圆环与第二圆环紧密连接成一体。

所述中心圆盘直径为1000mm，厚度为10mm，表面光滑，第一圆环内径为1000mm，外径为1500mm，表面光滑，第二圆环内径为1500mm，外径为2000mm，表面光滑。

所述垫块材质为硬木材质，圆形，直径250mm，高500mm，数量为6块。

所述圆形底盘、圆杆、连接件、螺母和螺栓为不锈钢材质。

本实用新型的有益效果是：同现有技术相比，本实用新型的圆形底盘由直径1000mm中心圆盘和直径1500mm、2000mm的两个圆环组成，可组合成1000mm、1500mm和2000mm共3种直径的圆形底盘，能适应最大粒径小于60mm的不同最大粒径无黏性土的试验需求，并且现场试验时只需一套设备即可，减少了运输和搬运工作量，降低了相关费用，圆形底盘在运输和搬运及现场转运时是1个圆盘和2个圆环共3部分，单件重量显著降低，方便搬运和挪移，特别是在项目现场多为交通不便，地势起伏较大，甚至是需要人工搬运的试验场所，有效地降低了现场组装时因设备笨重造成的安全风险，并能达到与现有技术相同的试验效果和精度。

附图说明

图1是本实用新型测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置的示意图。

图2是本实用新型测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置另一角度的示意图.

图3是本实用新型测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置的杆身的示意图。

图4是本实用新型测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置的使用状态图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-2所示，本实用新型的测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置，包括中心带有圆孔的圆形底盘1，底端插入圆孔并竖直固定在圆形底盘1顶面的圆杆2，圆杆2上带有刻度，刻度的起点位于圆形底盘的上表面，圆形底盘1包括中心圆盘11和依次可拆卸地连接在中心圆盘11外侧的第一圆环12、第二圆环13，中心圆盘11、第一圆环12、第二圆环13位于同一水平平面，连接部位紧密接触，还另外配置垫高圆形底盘1的多个垫块3。

如图3所示，所述圆杆2分为三部分，上面部分表面光滑，设有0～1440mm刻度，中间部分和下面部分穿过在圆形底盘1中心的圆孔，中间部分表面光滑，下面部分带有螺纹，通过螺母相连接将圆杆2固定在圆形底盘1上。

所述无黏性粗粒土最大粒径小于60mm。

所述中心圆盘11与第一圆环12之间分别在底面上相邻部位间隔设置有多组一对连接件，通过螺栓拧紧每一对连接件将中心圆盘11与第一圆环12紧密连接成一体；第一圆环12与第二圆环13之间分别在底面上相邻部位间隔设置有多组一对连接件，通过螺栓拧紧每一对连接件将第一圆环12与第二圆环13紧密连接成一体。

优选，所述中心圆盘11直径为1000mm，厚度为10mm，表面光滑，第一圆环12内径为1000mm，外径为1500mm，表面光滑，第一圆环12、第二圆环13内径为1500mm，外径为2000mm，表面光滑。所述垫块材质为硬木材质，圆形，直径250mm，高500mm，数量为6块。所述圆形底盘1、圆杆2、连接件、螺母和螺栓为不锈钢材质。

如图4所示，本实用新型的工作机理为：在位于水槽正中垫块上方的水平圆形底盘上沿圆杆四周缓慢倾倒无黏性粗粒土样至试样刚好将圆形底盘完全覆盖，但四周塌落的试样高度不超过垫块高度为止；清除塌落在水槽底板上的多余试样；从水槽的进水管处缓慢蓄水至试样完全淹没；待试样完全饱和充分浸水饱和后，缓慢抽水至试样椎体顶端露出水面约50mm，测计试样椎体顶端与金属圆杆接触处的刻度值，即试样高度；进而利用反三角函数公式计算得出无黏性粗粒土试样的水下休止角。

采用可拆卸的圆形底盘，主要是为了考虑到项目现场多为交通不便，地势起伏较大，甚至是需要人工搬运的试验场所，有效地降低了现场组装时因设备笨重造成的安全风险，并能达到与现有技术相同的试验效果和精度，单件重量显著降低，不仅方便搬运和挪移，降低搬运成本，更是有效地降低了现场组装时因设备笨重造成的安全风险，同时也能适应最大粒径小于60mm的不同最大粒径的无黏性土的试验需求，达到与现有技术相同的试验效果和精度。

下面结合具体实施例进行说明：

圆形底盘1材质为不锈钢材质，由中心圆盘11、第一圆环12、第二圆环13组成。中心圆盘11直径为1000mm，厚度为10mm，表面光滑，圆盘中心垂直于盘面设有直径40mm的圆孔，圆盘底面靠外侧均匀布置6个连接件，连接件中心位置位于中心圆盘11上表面圆心半径方向距圆盘外边缘30mm处；第一圆环12内径为1000mm，外径为1500mm，圆环底面靠内外侧各均匀布置6个连接件，连接件中心位置分别位于第一圆环12表面上圆心半径方向距圆环内、外边缘30mm处；第二圆环13内径为1500mm，外径为2000mm，圆环底面靠内侧均匀布置6个连接件，连接件中心位置位于第二圆环13上表面圆心半径方向距圆环内边缘30mm处。中心圆盘11、第一圆环12、第二圆环13底面上布置的连接件为不锈钢材质，高60mm，宽60mm，厚30mm，连接件中心设有直径20mm的圆孔，连接件与中心圆盘11、第一圆环12、第二圆环13之间采用无缝焊接连接。中心圆盘11、第一圆环12之间，第一圆环12、第二圆环13之间，均可使用螺杆穿过焊接在中心圆盘11、第一圆环12、第二圆环13底面的连接件和方形垫块用螺母拧紧固定连接成整体。连接时位于连接件之间的方形垫块材质、形状尺寸与连接件相同。螺杆长120mm，螺纹大径20mm，螺纹间距2mm，共12根；螺母为M20标准螺母，共24个。

所述的圆杆2为不锈钢材质，高度1500mm。圆杆整体分为三部分，上面部分表面光滑，直径50mm,长1440mm，杆身自下而上刻有0～1440mm的刻度，最小分度值为5mm；中间部分表面光滑，直径40mm，长10mm；下面部分表面刻有螺纹，螺纹大径40mm，螺纹间距为4mm，长50mm。圆杆从上到下可穿过圆盘中心与螺母连接，螺纹部分可与M39标准螺母配套连接，可在试验时将圆杆垂直固定在圆盘上。

所述垫块为硬木材质，圆形，直径250mm，高500mm，数量为6块。

使用时，外设的水槽为方形，水槽长和宽为3000mm，高为2000mm，壁厚底厚适宜。水槽密封良好，不透水漏水，一侧靠近底部处设有进水管5，另一侧靠近底部处设有出水管6。进水管5及出水管6均设有可控制水流速度的开关7，用于缓慢蓄水和放水。若试验时圆形底盘采用1000mm、1500mm，水槽可在不影响试验时无黏性土自由塌落的情况下适当减小尺寸。

实验前，使用水平仪检验圆形底盘安装表面是否水平。

试验可使用颗粒最大粒径小于60mm的无黏性粗粒土9进行，试验的试样直径可以采用2000mm、1500mm、1000mm三种，试验装置设计合理，可操作性强，成功解决了无黏性粗粒土水下休止角参数依靠天然休止角根据经验进行换算得到的问题，试验结果更为直接。对于库岸稳定勘察研究中无黏性粗粒土水下休止角参数的正确选取及库岸边坡的稳定分析判断有着十分积极的意义。

以上所述的实施说明仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施说明来限定本实用新型的专利范围，即凡本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。

Claims (7)

1.一种测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置，其特征在于，包括中心带有圆孔的圆形底盘(1)，底端插入圆孔并竖直固定在圆形底盘(1)顶面的圆杆(2)，圆杆(2)上带有刻度，刻度的起点位于圆形底盘的上表面，圆形底盘(1)包括中心圆盘(11)和依次可拆卸地连接在中心圆盘(11)外侧的第一圆环(12)、第二圆环(13)，中心圆盘(11)、第一圆环(12)、第二圆环(13)位于同一水平平面，连接部位紧密接触，还另外配置垫高圆形底盘(1)的多个垫块(3)。

2.根据权利要求1所述测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置，其特征在于，所述圆杆(2)分为三部分，上面部分表面光滑，设有0～1440mm刻度，中间部分和下面部分穿过在圆形底盘(1)中心的圆孔，中间部分表面光滑，下面部分带有螺纹，通过螺母相连接将圆杆(2)固定在圆形底盘(1)上。

3.根据权利要求1所述测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置，其特征在于，所述的无黏性粗粒土最大粒径小于60mm。

4.根据权利要求1所述测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置，其特征在于，所述中心圆盘(11)与第一圆环(12)之间分别在底面上相邻部位间隔设置有多组一对连接件，通过螺栓拧紧每一对连接件将中心圆盘(11)与第一圆环(12)紧密连接成一体；第一圆环(12)与第二圆环(13)之间分别在底面上相邻部位间隔设置有多组一对连接件，通过螺栓拧紧每一对连接件将第一圆环(12)与第二圆环(13)紧密连接成一体。

5.根据权利要求1-4任一项所述测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置，其特征在于，所述中心圆盘(11)直径为1000mm，厚度为10mm，表面光滑，第一圆环(12)内径为1000mm，外径为1500mm，表面光滑，第二圆环(13)内径为1500mm，外径为2000mm，表面光滑。

6.根据权利要求5所述测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置，其特征在于，所述垫块材质为硬木材质，圆形，直径250mm，高500mm，数量为6块。

7.根据权利要求6所述测定无黏性粗粒土水下休止角的试验装置，其特征在于，所述圆形底盘(1)、圆杆(2)、连接件、螺母和螺栓为不锈钢材质。

Images