CN218180613U - 一种土壤毛细水上升高度测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种土壤毛细水上升高度测试装置，包括第一水箱，第一水箱中设有水，第一水箱底部中间设有透水石，套筒放置于透水石顶部，套筒内竖直设置毛细水位测试仪，毛细水位测试仪与套筒内壁之间填充土体试样，电源正极与开关一端电连接，开关另一端与滑动变阻器的动端电连接，滑动变阻器的不动端经毛细水位测试仪电后与发光二极管一端电连接，发光二极管另一端与电源负极电连接。本实用新型通过金属、水的导电性，并结合常见物理实验仪器通过电学、水力学对其加以改造与组合，制作出毛细水位测试仪，利用发光二极管是否发光以及发光数量来判断水位高度，从而对高压实度土体进行毛细水监测，具有结构简单、工作可靠的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种土壤毛细水上升高度测试装置。
背景技术
近年来，我国沿海、沿江平原等地区迅速发展，由于这些地区缺乏大量碎石，在基建方面一直存在资源方面的问题，若是从碎石丰富的地区进行拉运则不环保且造价不经济。
基坑开挖产生的大量工程渣土无处可弃，将这些工程渣土改良并运用于基建便成为关键技术。这些工程渣土以粉质黏土和淤泥质黏土为主，存在高含水率、细颗粒等特点，将这种土直接作为基建路基材料具有极大风险性，所以探讨工程渣土改良后的水稳规律，对路基填筑的施工和设计具有重要意义，也为解决工程渣土的实际工程问题提供理论依据。因此，为了寻找粉质黏土和淤泥质黏土作为建设材料的关键技术极为迫切。改良后的粉质黏土和淤泥质黏土虽然有颗粒聚集粘合变粗的情况，可是它的水稳性一直是疑问，所以考虑高水位下的一个毛细水上升情况具有实际工程意义，为路基填筑高度以及填筑范围提供可行依据。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、工作可靠的土壤毛细水上升高度测试装置。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：一种土壤毛细水上升高度测试装置，包括电源、开关、滑动变阻器、毛细水位测试仪、套筒、土体试样、发光二极管、透水石、第一水箱，所述第一水箱中设有水，第一水箱底部中间设有透水石，所述套筒放置于透水石顶部，所述套筒内中心位置竖直设置毛细水位测试仪，毛细水位测试仪与套筒内壁之间填充土体试样，所述电源正极与开关一端电连接，开关另一端与滑动变阻器的动端电连接，滑动变阻器的不动端经毛细水位测试仪电后分别与多个发光二极管的一端电连接，多个发光二极管的另一端均与电源负极电连接。
上述土壤毛细水上升高度测试装置，所述毛细水位测试仪包括木板、硅板和铜丝探头，所述木板竖直设置在套筒内中心位置，硅板固定安装在木板上，硅板上从下到上等间距依次设置多组接线组件，每组接线组件均包括横向对称设置在硅板左右两侧的两个铜丝探头；每组接线组件中，其中一个铜丝探头与滑动变阻器的不动端电连接，另一个铜丝探头与发光二极管的一端电连接。
上述土壤毛细水上升高度测试装置，所述第一水箱一侧设有第二水箱，第一水箱侧壁上开有一个水位控制口，水位控制口通过管道连通至第二水箱，第二水箱内壁上刻有刻度条，第二水箱中设有水泵，水泵出水口与水管一端连接，水管另一端从第一水箱顶部伸入第一水箱内，水管上设有阀门，第一水箱内的水从水位控制口流入第二水箱，再由水泵抽水通过水管返回到第一水箱，从而形成闭合供水循环。
上述土壤毛细水上升高度测试装置，所述水管另一端的出水口位置位于第一水箱水位控制口以下。
上述土壤毛细水上升高度测试装置，所述电源正极与开关一端、开关另一端与滑动变阻器的动端、滑动变阻器的不动端与铜丝探头、铜丝探头与发光二极管的一端、发光二极管的另一端与电源负极的电连接均通过双U型夹导线实现，双U型夹导线包括导线本体、包裹在导线本体外部的绝缘塑胶和设置在导线本体两端的U型接头。
上述土壤毛细水上升高度测试装置，所述第一水箱采用透明有机玻璃材质的亚力克水箱，第二水箱与第一水箱材质相同。
本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型通过金属、水的导电性，并结合常见物理实验仪器通过电学、水力学对其加以改造与组合，制作出毛细水位测试仪，利用发光二极管是否发光以及发光数量来判断水位高度，从而对高压实度土体进行毛细水监测，填补了毛细水上升高度无法监测的空缺，具有结构简单、工作可靠的优点。
2、本实用新型结合水泵与两个水箱中的水形成闭环，使其水的总体积发生不变，当水位下降即可计算出毛细水在土样中上升的体积与质量，进而推断出毛细水位上升高度与体积或质量之间的关系。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为毛细水位测试仪的结构示意图。
图3为本实用新型的电路原理图。
图4为毛细水位测试仪与发光二极管连接原理示意图。
图5为双U型夹导线的结构示意图。
图6为套筒的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
如图1-图6所示，一种土壤毛细水上升高度测试装置，包括电源1、开关2、滑动变阻器3、毛细水位测试仪4、套筒5、土体试样6、发光二极管7、透水石9、第一水箱14，所述第一水箱14中设有水，第一水箱14底部中间设有透水石9，所述套筒5放置于透水石9顶部，所述套筒5内中心位置竖直设置毛细水位测试仪4，毛细水位测试仪4与套筒5内壁之间填充土体试样6，所述电源1正极与开关2一端电连接，开关2另一端与滑动变阻器3的动端电连接，滑动变阻器3的不动端经毛细水位测试仪4电后分别与多个发光二极管7的正极接线柱8电连接，多个发光二极管7的负极接线柱均与电源1负极电连接。
所述透水石9具有透水滤水的功能，采用破坏水的界面张力原理，使第一水箱14中的水能无阻塞对土体试样6进行毛细作用，使土体试样6与水充分接触并不影响试验结果。
所述毛细水位测试仪4包括木板17、硅板16和铜丝探头19，所述木板17竖直设置在套筒5内中心位置，硅板16通过螺栓20固定安装在木板17上，硅板16上从下到上等间距依次设置多组接线组件，每组接线组件均包括横向对称设置在硅板16左右两侧的两个铜丝探头19；每组接线组件中，其中一个铜丝探头19通过导线18与滑动变阻器3的不动端电连接，另一个铜丝探头19与发光二极管7的一端电连接。硅板16在电子元件中是一种很好的绝缘体，同时保证铜丝探头19很好贴附于硅板16；将硅板16与木板17进行螺栓连接，提高整体抗弯性，在击实过程中减少冲击的影响。
所述第一水箱14一侧设有第二水箱15，第一水箱14侧壁上开有一个水位控制口，水位控制口通过管道连通至第二水箱15，第二水箱15内壁上刻有刻度条13，第二水箱15中设有水泵11，水泵11出水口与水管12一端连接，水管12另一端从第一水箱14顶部伸入第一水箱14内，所述水管12另一端的出水口位置位于第一水箱14水位控制口以下；水管12上设有阀门10，第一水箱14内的水从水位控制口流入第二水箱15，再由水泵11抽水通过水管12返回到第一水箱14，从而形成闭合供水循环。
所述电源1正极与开关2一端、开关2另一端与滑动变阻器3的动端、滑动变阻器3的不动端与铜丝探头19、铜丝探头19与发光二极管7的一端、发光二极管7的另一端与电源1负极的电连接均通过双U型夹导线22实现，双U型夹导线22包括导线本体、包裹在导线本体外部的绝缘塑胶21和设置在导线本体两端的U型接头23。
所述第一水箱14采用透明有机玻璃材质的亚力克水箱；第二水箱15与第一水箱14材质相同，起到一个稳定供水作用，同时成为一个独立的水位观察点，以保证第一水箱14的水位保持不变并处于同一压强条件下。
本实用新型的施工过程为：
在第一水箱14底部中间放置透水石9，根据压实度要求将套筒5置于透水石9上部，将毛细水位测试仪4置于套筒5中心位置并与透水石9呈法方向竖立摆置，再将试验土体分层回填至套筒5内，并用手动击实仪分层进行击实，根据土工试验规程中击实布置进行，达到规定压实度后进行养护。在第二水箱15内部设水泵11一个，将水泵11出水口接上PVC水管12，同时在水管12上设置阀门10控制水的流速，水管12出水口延伸进入第一水箱14控制液面以下，防止水溅至箱壁对试验数据产生误差，同时第二水箱15侧翼附有刻度条13。
使用双U型夹导线22依次将电源1正极接入开关2、开关2接入滑动变阻器3接口C（或者接口D）、滑动变阻器3接口B（或者接口A）接出至毛细水位测试仪4、毛细水位测试仪4接出至发光二极管7正极、发光二极管7负极接出至电源1负极完成回路闭合；
待上述步骤完成即可进行试验，首先将第一水箱14与第二水箱15装至恒定体积（前提条件：通过水泵11启动，使水管12中的空气排放到外界中，且水管12中处于水饱和状态），读取刻度条13初始数值并记录；调节滑动变阻器3置于A端（最大电阻值），再将电源1电压进行调节（根据导电情况决定），闭合开关S0，打开电源1进行电源1输入，根据发光二极管7发光情况调节滑动变阻器3，使发光二极管7充分发光便于分辨；此时，根据发光二极管7发光数量直接反映出毛细水位上升情况，其中S1与S2...到Sn的布置间隔决定毛细水位上升高度的精确程度，此时记录试验进行的时间以及毛细水上升高度，刻度条13变化值乘以第二水箱15水面表面积得出变化体积V，再乘以水的密度即可得出毛细水上升的质量M，进而可推断出毛细水位上升高度与体积或质量之间的关系。
Claims (6)
1.一种土壤毛细水上升高度测试装置，其特征在于：包括电源、开关、滑动变阻器、毛细水位测试仪、套筒、土体试样、发光二极管、透水石、第一水箱，所述第一水箱中设有水，第一水箱底部中间设有透水石，所述套筒放置于透水石顶部，所述套筒内中心位置竖直设置毛细水位测试仪，毛细水位测试仪与套筒内壁之间填充土体试样，所述电源正极与开关一端电连接，开关另一端与滑动变阻器的动端电连接，滑动变阻器的不动端经毛细水位测试仪电后分别与多个发光二极管的一端电连接，多个发光二极管的另一端均与电源负极电连接。
2.根据权利要求1所述的土壤毛细水上升高度测试装置，其特征在于：所述毛细水位测试仪包括木板、硅板和铜丝探头，所述木板竖直设置在套筒内中心位置，硅板固定安装在木板上，硅板上从下到上等间距依次设置多组接线组件，每组接线组件均包括横向对称设置在硅板左右两侧的两个铜丝探头；每组接线组件中，其中一个铜丝探头与滑动变阻器的不动端电连接，另一个铜丝探头与一个发光二极管的一端电连接。
3.根据权利要求1所述的土壤毛细水上升高度测试装置，其特征在于：所述第一水箱一侧设有第二水箱，第一水箱侧壁上开有一个水位控制口，水位控制口通过管道连通至第二水箱，第二水箱内壁上刻有刻度条，第二水箱中设有水泵，水泵出水口与水管一端连接，水管另一端从第一水箱顶部伸入第一水箱内，水管上设有阀门，第一水箱内的水从水位控制口流入第二水箱，再由水泵抽水通过水管返回到第一水箱，从而形成闭合供水循环。
4.根据权利要求3所述的土壤毛细水上升高度测试装置，其特征在于：所述水管另一端的出水口位置位于第一水箱水位控制口以下。
5.根据权利要求2所述的土壤毛细水上升高度测试装置，其特征在于：所述电源正极与开关一端、开关另一端与滑动变阻器的动端、滑动变阻器的不动端与铜丝探头、铜丝探头与发光二极管的一端、发光二极管的另一端与电源负极的电连接均通过双U型夹导线实现，双U型夹导线包括导线本体、包裹在导线本体外部的绝缘塑胶和设置在导线本体两端的U型接头。
6.根据权利要求3所述的土壤毛细水上升高度测试装置，其特征在于：所述第一水箱采用透明有机玻璃材质的亚力克水箱，第二水箱与第一水箱材质相同。
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