CN218938048U - 一种新型土体崩解试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型土体崩解试验装置，包括崩解水箱、土样升降系统、崩解测量系统和循环供排水系统，循环供排水系统包括供水箱、集水箱和水泵，集水箱内竖直设置有透水板，崩解水箱与集水箱的回水区相连通，供水箱向崩解水箱中供给试验用水，集水箱的澄清区与供水箱相连通；土样升降系统包括金属网架和升降机构，崩解测量系统包括第一重量传感器、第二重量传感器、摄像头和数据采集器，第二重量传感器设置在崩解水箱的底部，摄像头实时监测试验过程。本实用新型基于双称量系统，得到更加合理的新的崩解量化指标及新的评价模式，包括累积崩解量、累积崩解率、吸水量、孔隙率等的变化规律，以进一步研究土体崩解的机理。

Description

一种新型土体崩解试验装置

技术领域

本实用新型涉及岩土工程测试设备技术领域，尤其涉及一种新型土体崩解试验装置。

背景技术

土体的崩解性是指土体浸水后，发生表面脱落、碎裂、散体的现象，它属于土体变形破坏的一种特殊形式，一般发生在具有特殊水敏性的粘性土中，如花岗岩残积土、黄土等，粘性土的崩解形式多样，有的呈散粒状，有的呈片状、块状崩落，其崩解形式与土的矿物化学成分、粒度组成、颗粒形状以及结构性和胶结程度密切相关。土体的崩解性的难易是土体抗侵蚀能力强弱的重要指标，其在评价路堑、边坡、路堤、隧道、基坑等稳定性时具有重要意义，因此对土体崩解性的研究具有重要的理论和现实意义。

对土体崩解特性的研究通常以崩解试验为主，主要分为定性研究和定量研究两大类。定性研究主要通过直接浸泡法，观察并描述土样在水中的崩解反应，记录土样完全崩解时间，对定性现象描述主要有：气泡的多寡、土体崩解形态、崩解颗粒的形状与大小、土样周围水体浑浊程度等。定量研究是指设计相应的崩解装置按照适当的时间间隔测记土样的崩解量和崩解速率，并观察试样在水中的崩解反应，直至崩解结束。

国内外对土体崩解性的定量研究最常见的装置可分为浮筒法(体积法)、天平法和拉力计法。目前大多采用浮筒法，即体积法，由带刻度标示的浮筒、挂网及玻璃外筒构成，利用阿基米德原理测量土体崩解过程中的体积变化，得到相应的量化指标，装置虽简单，但浮筒在崩解过程中上下浮动、稳定性差、易贴壁，凭借肉眼观察，读数误差较大且无法描述土体湿化阶段，此外非饱和土体孔隙中的空气在崩解过程中会逸散出来，空气在20℃室温下的溶解度较低，在运动过程中容易附着在容器壁，会进一步造成测量结果的误差，使得所获得定量指标精度较差。天平法和拉力计法均由支架、盛样网架、水槽和电子天平组成。天平法是水槽内设置盛样网架，并将其悬挂在支架上，水槽放置于电子天平上；拉力计法是将拉力计或静水力天平固定在支架上，水槽内设置盛样网架，并将其悬挂在拉力计或静水力天平底部的挂钩上。天平法和拉力计法试验装置稳定性较高，读数准确，且可以克服非饱和土体崩解过程中孔隙中空气溢出的影响，可克服浮筒法的缺点，但土体在崩解的同时也在从溶液中吸水，由电子天平和拉力计测得的土体质量变化并非真实土体质量变化，且无法对崩解过程中孔隙吸水质量变化进行定量测定，无法从土-水相互作用角度对崩解机制做更加深入的探讨。

无论是采用浮筒法(体积法)还是天平法和拉力计法，均需要人工定时记录数据，自动化程度不够，浪费人力和时间，且有时还存在数据和试验过程对不上的问题。

综上所述，现有的土体崩解试验装置及方法仍存在一些不足，对于崩解试验的定性分析及定量测试、崩解的影响因素及形成机理均尚未形成统一的认识标准，特别对于粘性土崩解特性方面的研究还处于初步探讨阶段，以至于科研及工程领域许多问题还无法得到有效解决。目前研究主要困难集中在在崩解过程中，如何准确定量测定土的崩解质量变化、水在崩解过程中是如何迁移、崩解量化指标与各影响因素的关系：如制样含水率、压实度、饱和度、粒度组成、胶结物质含量、试样大小等以及崩解形成机理。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种新型土体崩解试验装置，该装置基于“双称量系统”，得到更加准确、合理的崩解量化指标及新的评价模式，如崩解过程中的土样的累积崩解量p_t、累积崩解率p、吸水量M_wt、土样体积、含水率及孔隙率与时间的关系曲线，并从土-水相互作用角度为土体崩解机理的研究提供有利的理论支持。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种新型土体崩解试验装置，包括崩解水箱、土样升降系统、崩解测量系统和循环供排水系统，所述崩解水箱用于盛装试验用水，所述循环供排水系统包括供水箱、集水箱和水泵，所述集水箱内竖直设置有可隔砂透水的透水板，所述透水板将集水箱分为回水区和澄清区，所述崩解水箱底部的出水口通过管道与集水箱的回水区相连通，崩解水箱中的水由管道流入集水箱的回水区中；所述供水箱的下部设置有排水口，上部设置有溢流口，供水箱的排水口通过管道与所述崩解水箱的进水口相连通以向崩解水箱中供给试验用水，供水箱的溢流口通过管道与所述集水箱相连通，供水箱溢流出的水回流至集水箱(回水区和澄清区均可)中，集水箱的澄清区通过水泵和管道与所述供水箱相连通，集水箱中澄清后的水由水泵重新泵入供水箱中。

所述土样升降系统包括金属网架和升降机构，所述金属网架用于放置待测土样，金属网架的底面为带有网孔的网板，网孔的大小易于崩解后的土掉落，所述升降机构设置于所述崩解水箱处，用于带动金属网架在崩解水箱的水体中升降。

所述崩解测量系统包括第一重量传感器、摄像头和数据采集器，所述第一重量传感器与所述金属网架的上端相连，用于检测试验过程中金属网架的重量变化，所述升降机构与所述第一重量传感器的上端相连，带动金属网架和第一重量传感器升降；所述摄像头用于实时监测试验过程及试验过程中的数据变化；所述数据采集器分别与所述第一重量传感器和摄像头电连接，用于数据采集。

进一步地，还包括第二重量传感器，所述第二重量传感器设置在所述崩解水箱的底部，用于检测试验过程中崩解水箱的重量变化；所述第二重量传感器与数据采集器电连接，用于传输数据。

进一步地，还包括恒温系统，所述崩解水箱的底部设置于所述恒温系统中，用于加热崩解水箱中的水体使水体保持一个恒定的温度。

进一步地，所述恒温系统包括电热恒温沙浴炉和温度计，所述崩解水箱的底部埋设于所述电热恒温沙浴炉的沙体中，电热恒温沙浴炉用于加热崩解水箱中的水体使水体保持一个恒定的温度，所述温度计设置于崩解水箱中的水体中，用于测试水体的准确温度；所述第二重量传感器设置在所述电热恒温沙浴炉的底部，用于检测试验过程中崩解水箱和电热恒温沙浴炉的重量变化。

进一步地，所述恒温系统包括控温电热套，所述崩解水箱的底部设置于所述控温电热套的加热套中，控温电热套的温度探头设置于崩解水箱中的水体中，控温电热套用于加热崩解水箱中的水体使水体保持一个恒定的温度；所述第二重量传感器设置在所述控温电热套的底部，用于检测试验过程中崩解水箱和控温电热套的重量变化。

进一步地，所述崩解水箱内还设置有土样回收器，所述土样回收器包括接土盘和手柄，所述手柄设置在所述接土盘的边沿处且与接土盘的平面相垂直，所述手柄的末端设置有挂钩，所述接土盘的底部为透水隔砂网，试验时所述接土盘位于崩解水箱的水体中且位于所述金属网架的下方，用于承接金属网架上崩解的土体，所述土样回收器通过所述手柄上的挂钩挂靠在崩解水箱的边沿上。

进一步地，所述金属网架还包括金属杆和硬质的连接杆，所述金属网架的网板为正方形，四根所述金属杆的一端分别焊接在所述网板的四个角上，另一端斜向上延伸并与位于网板中心线上的所述连接杆的一端固定连接，连接杆的另一端悬挂在所述第一重量传感器的下端。相比于吊绳，金属杆和硬质的连接杆与网板相连，可增加整个金属网架的刚性及重量，同时结构对称，平衡性好，可减小金属网架在下降过程中的晃动。

进一步地，所述升降机构包括升降驱动组件、卷绳轮、定滑轮和拉绳，所述升降驱动组件与所述卷绳轮传动连接，如卷绳轮的转轴直接与伺服电机的转轴相连，所述拉绳的一端与第一重量传感器连接，另一端绕过所述定滑轮后缠绕在所述卷绳轮，升降驱动组件驱动卷绳轮转动，通过拉绳带动金属网架升降。

进一步地，所述升降驱动组件包括转动手轮和手柄，所述转动手轮与卷绳轮同轴安装，所述手柄设置在所述转动手轮的边缘位置，通过转动手柄带动转动手轮和卷绳轮转动。

为提高装置的自动化程度，进一步地，所述升降机构包括伺服电机和齿轮组，所述齿轮组包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述从动锥齿轮与所述卷绳轮一体化同轴设置，所述主动锥齿轮与伺服电机的输出轴同轴传动连接，所述从动锥齿轮与主动锥齿轮相啮合，且从动锥齿轮的转轴与主动锥齿轮的转轴相垂直，从动锥齿轮带动卷绳轮同轴转动。升降机构和摄像头可设置在支撑架上。

上述新型土体崩解试验装置的试验方法，可包括如下步骤：

S1、装置准备：安装调试好试验装置后，由供水箱向崩解水箱中注水至一定高度后停止注水；

S2、试样制备：用环刀切取原状土样或者制备重塑土样，测得土样浸水前的重量为M₀，含水率为W₀，初始孔隙率n₀；

S3、试验：通过升降机构控制空的金属网架下降并完全浸没在崩解水箱的水体中后停止，记录第一重量传感器的读数为M_k1、第二重量传感器的读数为M_k2；

将试验土样放置于金属网架上网板的正中间，通过升降机构控制金属网架下降并完全浸没在崩解水箱的水体中后停止，土样浸没瞬间，记录第一重量传感器的读数为M_s1、第二重量传感器的读数为M_s2；土样崩解过程中，通过数据采集器实时记录第一重量传感器和第二重量传感器的数据变化，并通过摄像头动态拍摄整个试验过程，用于后期溯源研究；任意t时刻，第一重量传感器的读数为M_t1，第二重量传感器的读数为M_t2；其中，M_k1、M_k2、M_s1、M_s2、M_t1、M_t2的单位为g或kg；

S4、数据处理：对数据采集器记录的监测数据进行整理分析，得到土样的累积崩解量p_t、累积崩解率p、吸水量M_wt与时间的关系曲线，并得到崩解过程中土样体积V_t、含水率W_t及孔隙率n_t与时间的变化关系；

S5、改变土体的初始条件或崩解环境，如土样的初始含水率、颗粒级配、孔隙比、干湿循环次数、酸碱度、温度等，重复S1至S4的步骤，对比分析不同条件下的土体崩解特性区别。

t时刻，土样的累积崩解量p_t为：

t时刻，土样的累积崩解率p为：

t时刻，土样的吸水量M_wt为：

M_wt＝(M_t1+M_t2)-(M_s1+M_s2)；

t时刻，土样的体积V_t为：

其中ρ_w为水的密度，单位为g/cm³或kg/m³；

t时刻，土样的含水率W_t为：

t时刻，土样颗粒体积Vs为：

其中G_S为土样的比重，无量纲；

t时刻，土样的孔隙率n_t为：

步骤S1中向崩解水箱中注水至一定高度后停止注水后还包括：开启置于崩解水箱底部、第二重量传感器上方的电热恒温砂浴炉，加热崩解水箱中的水，使达到目标温度并维持稳定。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

(1)在金属网架上设置第一重量传感器和崩解水箱底部设置第二重量传感器，通过双称重系统，可得到更加真实、合理和准确的崩解量化指标及新的评价模式，如崩解过程中的土样真实的累积崩解量p_t、累积崩解率p、吸水量M_wt、土样体积、含水率及孔隙率与时间的关系曲线，并从土-水相互作用角度为土体崩解机理的研究提供有利的理论支持；

(2)通过设置恒温系统，能够使试验在一个恒温环境下进行，可减少温度引起的试验误差，以及试验不同温度条件下土体的崩解性，模拟现实中不同地区和不同季节对土体崩解的影响；

(3)利用循环供排水系统为崩解试验提供水源，并能使水循环利用，能减少水资源浪费；

(4)利用测量装置可智能实时采集各传感器数据变化，并通过与摄像头记录的数据进行对比来保证测试数据的准确性，并可针对试验结果进行溯源，提高了试验效率，自动化程度较高，节约人力和时间；

(5)支撑架、升降驱动组件、金属网架等部件的设置，使得整个试验装置稳定性好，读数准确；

(6)整个试验装置简单，试验方法思路新颖，仅通过监测试验过程中有限量的指标参数，即可得到多项崩解数据，且操作流程简单方便且投入成本低。

附图说明

图1为本实用新型土体崩解试验装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型土体崩解试验装置中土样回收器的结构示意图。

图3为本实用新型土体崩解试验装置中升降机构的部分结构示意图。

图4为本实用新型土体崩解试验装置中升降机构另一种实施方式的部分结构示意图。

图5为本实用新型土体崩解试验装置中金属网架的结构示意图。

图6为本实用新型土体崩解试验装置中金属网架的俯视示意图。

图7为本实用新型土体崩解试验装置中崩解测量系统的连接框图。

附图标记：1-崩解水箱；2-土样升降系统；3-循环供排水系统；4-土样回收器；5-恒温系统；6-崩解测量系统；7-支撑架；8-土样；11-进出水阀门；21-金属网架；22-升降机构；23-吊绳；211-网板；212-金属杆；213-连接杆；221-伺服电机；222-主动锥齿轮；223-从动锥齿轮；224-卷绳轮；225-拉绳；226-定滑轮；227-转动手轮；228-手柄；31-集水箱；32-水泵；33-供水箱；311-透水板；312-回水区；313-澄清区；41-接土盘；42-手柄；43-挂钩；51-电热恒温沙浴炉；52-温度计；61-第一重量传感器；62-第二重量传感器；63-摄像头；71-竖架；72-横架。

具体实施方式

一种新型土体崩解试验装置，如图1所示，包括崩解水箱1、土样升降系统2、崩解测量系统6和循环供排水系统3，所述崩解水箱1用于盛装试验用水，可由透明材料如有机玻璃制成上方开口的正方体，为土体崩解提供试验平台。

所述循环供排水系统3包括供水箱33、集水箱31和水泵32，所述集水箱31内竖直设置有透水板311，透水板311可由透水隔砂网支撑，可隔砂透水，所述透水板311将集水箱31分为回水区312和澄清区313，所述崩解水箱1底部的出水口通过管道与集水箱31的回水区312相连通，崩解水箱1中的水由管道流入集水箱31的回水区312中；所述供水箱33的下部设置有排水口，上部设置有溢流口，供水箱33的排水口通过管道与所述崩解水箱1的进水口相连通以向崩解水箱1中供给试验用水，供水箱33的溢流口通过管道与所述集水箱31相连通，供水箱33溢流出的水回流至集水箱31(回水区312和澄清区313均可)中，集水箱31的澄清区313通过水泵32和管道与所述供水箱33相连通，集水箱31中澄清后的水由水泵32重新泵入供水箱33中。供水箱33与崩解水箱1之间的管道、崩解水箱1和集水箱31之间的管道上均设置有进出水阀门11。循环供排水系统3为崩解试验提供水源，且循环系统能减少水资源浪费。

所述土样升降系统2包括金属网架21和升降机构22，所述金属网架21用于放置待测土样8，金属网架21的底面为带有网孔的网板211，网孔的大小可为10mm*10mm，网孔的大小易于崩解后的土掉落，金属网架21的上端连接有吊绳23，所述升降机构22设置于所述崩解水箱1处，且通过金属网架21上的吊绳23与金属网架21相连以带动金属网架21在崩解水箱1的水体中升降。

如图7，所述崩解测量系统6包括第一重量传感器61、第二重量传感器62、摄像头63和数据采集器，用于实时记录试验过程中的数据变化，为崩解的定量分析提供数据支持。所述第一重量传感器61连接在所述金属网架21的吊绳23上，用于检测试验过程中金属网架的重量变化，所述升降机构与所述第一重量传感器的上端相连，带动金属网架和第一重量传感器升降；所述第二重量传感器设置在所述崩解水箱1的底部，用于检测试验过程中崩解水箱1的重量变化；所述摄像头63用于实时监测试验过程及试验过程中的数据变化；所述数据采集器分别与所述第一重量传感器61、第二重量传感器62和摄像头63电连接，用于数据采集。

作为其中一种实施方式，本实用新型的土体崩解试验装置还包括恒温系统5，恒温系统5能够使试验在一个恒温环境下进行，减少温度引起的试验误差，也可通过试验研究温度对土体崩解的影响，如南北方的温度差异较大，冬夏天的温度差异也较大，这些差异对土体崩解的影响值得关注。所述恒温系统5包括电热恒温沙浴炉51和温度计52，所述崩解水箱1的底部埋设于所述电热恒温沙浴炉51的沙体中，电热恒温沙浴炉51用于加热崩解水箱1中的水体使水体保持一个恒定的温度，所述温度计52设置于崩解水箱1中的水体中，用于测试水体的准确温度；所述第二重量传感器62设置在所述电热恒温沙浴炉51的底部，用于检测试验过程中崩解水箱1和电热恒温沙浴炉51的重量变化。

作为其中另一种实施方式，所述恒温系统5包括控温电热套，所述崩解水箱1的底部设置于所述控温电热套的加热套中，控温电热套的温度探头设置于崩解水箱1中的水体中，控温电热套用于加热崩解水箱1中的水体使水体保持一个恒定的温度；所述第二重量传感器62设置在所述控温电热套的底部，用于检测试验过程中崩解水箱1和控温电热套的重量变化。为尽量减小恒温系统5的重量，控温电热套可选用分体式，加热套和温控系统分开放置，加热套放置于第二重量传感器62上，崩解水箱1放置于加热套中，温控系统通过接线与加热套和温度探头相连。

为了方便崩解水箱1后期清理，如图1，所述崩解水箱1内还设置有土样回收器4，用于收集试验崩解的土样，如图2所示，所述土样回收器4包括接土盘41和手柄42，所述手柄42设置在所述接土盘41的边沿处且与接土盘41的平面相垂直，所述手柄42的末端设置有挂钩43，所述接土盘41的底部为透水隔砂网，试验时所述接土盘41位于崩解水箱1的水体中且位于所述金属网架21的下方，用于承接金属网架21上崩解的土体，所述土样回收器4通过所述手柄42上的挂钩43挂靠在崩解水箱1的边沿上。

作为其中另一种实施方式，如图5、图6所示，所述金属网架21还包括金属杆212和硬质的连接杆213，所述金属网架21的网板211为正方形，四根所述金属杆212的一端分别焊接在所述网板211的四个角上，另一端斜向上延伸并与位于网板211中心线上的所述连接杆213的一端固定连接，连接杆213的另一端悬挂在所述第一重量传感器的下端。相比于吊绳，金属杆212和硬质的连接杆213与网板211相连，可增加整个金属网架21的刚性及重量，同时结构对称，平衡性好，可减小金属网架21在下降过程中的晃动，避免晃动对实验结果的影响。金属杆212可为如图4所示的弯曲形状，也可为斜向上的直杆，连接杆213也可为金属杆212，与金属杆212可直接焊接。

升降机构22的作用在于拉动金属网架21升降，可采用现有的结构或形式，如直接人工提拉与金属网架21相连的第一重量传感器61，使金属网架21升降，或通过滑轮人工拉动与金属网架21相连的第一重量传感器61，使金属网架21升降，或采用电动驱动的方式。

作为其中一种实施方式，如图1、图4所示，所述升降机构22包括伺服电机221、齿轮组、卷绳轮224、定滑轮226和拉绳225，所述齿轮组包括主动锥齿轮222和从动锥齿轮223，所述主动锥齿轮222与伺服电机221的输出轴同轴传动连接，所述从动锥齿轮223与主动锥齿轮222相啮合，且从动锥齿轮223的转轴与主动锥齿轮222的转轴相垂直，所述从动锥齿轮223与卷绳轮224同轴传动连接，所述拉绳225的一端与第一重量传感器61连接，另一端绕过所述定滑轮226后缠绕在所述卷绳轮224，伺服电机221驱动卷绳轮224转动，通过拉绳225带动金属网架21升降。为提高升降机构22的结构稳定性，所述从动锥齿轮223与所述卷绳轮224一体化同轴设置。伺服电机221驱动的结构形式使得金属网架21的升降可实现自动化，并可控制升降的速度，使平行对比试验可在统一的条件下进行。

所述升降驱动组件可为手动形式，如图3，包括转动手轮227和手柄228，所述转动手轮227与卷绳轮224同轴安装，所述手柄228设置在所述转动手轮227的边缘位置，通过转动手柄228带动转动手轮227和卷绳轮224转动。

本实用新型还可包括支撑架7，支撑架7可由如图所示的横架72和竖架71组成，所述定滑轮226布设在横架72上两端，伺服电机221、齿轮组、卷绳轮224、定滑轮226和摄像头63均设置在竖架71上。

上述新型土体崩解试验装置的试验方法，可包括如下步骤：

S1、装置准备：按照设备布置图将试验装置的各个部分就位安装并调试好后，打开崩解水箱1上的进水阀门，关闭崩解水箱1上的出水阀门，从供水水箱向崩解水箱1注水，水位达到一定高度时，关闭进水阀门，停止注水；

S2、试样制备：用环刀切取原状土样或者按照相关标准制备重塑土样，测得土样浸水前的重量为M₀，含水率为W₀，初始孔隙率n₀；这些参数的测量方法均可按照土工试验的常规操作来进行；

S3、试验：通过升降机构22控制空的金属网架21下降并完全浸没在崩解水箱1的水体中后停止，记录第一重量传感器61的读数为M_k1、第二重量传感器62的读数为M_k2；

将试验土样放置于金属网架21上网板211的正中间，通过升降机构22控制金属网架21下降并完全浸没在崩解水箱1的水体中后停止，土样浸没瞬间，记录第一重量传感器61的读数为M_s1、第二重量传感器62的读数为M_s2；土样崩解过程中，通过数据采集器实时记录第一重量传感器61和第二重量传感器62的数据变化，并通过摄像头63动态拍摄整个试验过程，用于后期溯源研究；任意t时刻，第一重量传感器61的读数为M_t1，第二重量传感器62的读数为M_t2；其中，M_k1、M_k2、M_s1、M_s2、M_t1、M_t2均为重量单位，单位为g或kg；

S4、数据处理：对数据采集器记录的监测数据进行整理分析，得到土样的累积崩解量p_t、累积崩解率p、吸水量M_wt与时间的关系曲线，并得到崩解过程中土样体积V_t、含水率W_t及孔隙率n_t与时间的变化关系。

各物理量的计算和推导过程如下：

土样浸水瞬间，可得：

(M_s1-M_k1)+(M_s2-M_k2)＝M₀          (1)

任意t时刻，由第二重量传感器62可得，土样的累积崩解量P_t,单位为g或kg：

土样的累积崩解率P，单位为％：

土样重量M_t：

土样浮重量M_t’：

M′_t＝(M_s1-M_k1)-(M_t2-M_s2)+M_wt    (5)

由第一重量传感器61可得，土样浮重量M_t’：

M′_t＝(M_t1-M_k1)＝M_t-ρ_wV_t            (6)

联立(2)、(4)-(6)可得，t时刻土样的吸水量M_wt，单位为g或kg：

M_wt＝(M_t1+M_t2)-(M_s1+M_s2)           (7)

t时刻土样的体积V_t：

其中ρ_w为水的密度，单位为g/cm³或kg/m³；

t时刻土样含水量M_w，单位为g或kg：

t时刻土样含水率W_t:

t时刻土颗粒体积Vs:

其中G_S为土样的比重，无量纲，可在试验前由常规方法测试得到；

t时刻土样孔隙率n_t，单位为％：

S5、改变土体的初始条件或崩解环境，如土样的初始含水率、颗粒级配、孔隙比、干湿循环次数、酸碱度、温度等，重复S1至S4的步骤，对比分析不同条件下的土体崩解特性区别。

其中改变土体温度的方法为：步骤S1中向崩解水箱1中注水至一定高度后停止注水后，开启置于崩解水箱1底部、第二重量传感器62上方的电热恒温砂浴炉，加热崩解水箱1中的水，使达到目标温度并维持稳定。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种新型土体崩解试验装置，其特征在于，包括崩解水箱、土样升降系统、崩解测量系统和循环供排水系统，所述崩解水箱用于盛装试验用水，所述循环供排水系统包括供水箱、集水箱和水泵，所述集水箱内竖直设置有可隔砂透水的透水板，所述透水板将集水箱分为回水区和澄清区，所述崩解水箱底部的出水口通过管道与集水箱的回水区相连通，崩解水箱中的水由管道流入集水箱的回水区中；所述供水箱的下部设置有排水口，上部设置有溢流口，供水箱的排水口通过管道与所述崩解水箱的进水口相连通以向崩解水箱中供给试验用水，供水箱的溢流口通过管道与所述集水箱相连通，供水箱溢流出的水回流至集水箱中，集水箱的澄清区通过水泵和管道与所述供水箱相连通，集水箱中澄清后的水由水泵重新泵入供水箱中；

所述土样升降系统包括金属网架和升降机构，所述金属网架用于放置待测土样，金属网架的底面为带有网孔的网板，所述升降机构设置于所述崩解水箱处，用于带动金属网架在崩解水箱的水体中升降；

所述崩解测量系统包括第一重量传感器、摄像头和数据采集器，所述第一重量传感器与所述金属网架的上端相连，用于检测试验过程中金属网架的重量变化，所述升降机构与所述第一重量传感器的上端相连，带动金属网架和第一重量传感器升降；所述摄像头用于实时监测试验过程及试验过程中的数据变化；所述数据采集器分别与所述第一重量传感器和摄像头电连接，用于数据采集。

2.根据权利要求1所述的一种新型土体崩解试验装置，其特征在于，还包括第二重量传感器，所述第二重量传感器设置在所述崩解水箱的底部，用于检测试验过程中崩解水箱的重量变化；所述第二重量传感器与数据采集器电连接，用于传输数据。

3.根据权利要求2所述的一种新型土体崩解试验装置，其特征在于，还包括恒温系统，所述崩解水箱的底部设置于所述恒温系统中，用于加热崩解水箱中的水体使水体保持一个恒定的温度。

4.根据权利要求3所述的一种新型土体崩解试验装置，其特征在于，所述恒温系统包括控温电热套，所述崩解水箱的底部设置于所述控温电热套的加热套中，控温电热套的温度探头设置于崩解水箱中的水体中；所述第二重量传感器设置在所述控温电热套的底部，用于检测试验过程中崩解水箱和控温电热套的重量变化。

5.根据权利要求3所述的一种新型土体崩解试验装置，其特征在于，所述恒温系统包括电热恒温沙浴炉和温度计，所述崩解水箱的底部埋设于所述电热恒温沙浴炉的沙体中，所述温度计设置于崩解水箱中的水体中，用于测试水体的准确温度；所述第二重量传感器设置在所述电热恒温沙浴炉的底部，用于检测试验过程中崩解水箱和电热恒温沙浴炉的重量变化。

6.根据权利要求1所述的一种新型土体崩解试验装置，其特征在于，所述崩解水箱内还设置有土样回收器，所述土样回收器包括接土盘和手柄，所述手柄设置在所述接土盘的边沿处且与接土盘的平面相垂直，所述手柄的末端设置有挂钩，所述接土盘的底部为透水隔砂网，试验时所述接土盘位于崩解水箱的水体中且位于所述金属网架的下方，用于承接金属网架上崩解的土体，所述土样回收器通过所述手柄上的挂钩挂靠在崩解水箱的边沿上。

7.根据权利要求1所述的一种新型土体崩解试验装置，其特征在于，所述金属网架还包括金属杆和硬质的连接杆，所述金属网架的网板为正方形，四根所述金属杆的一端分别焊接在所述网板的四个角上，另一端斜向上延伸并与位于网板中心线上的所述连接杆的一端固定连接，连接杆的另一端悬挂在所述第一重量传感器的下端。

8.根据权利要求1所述的一种新型土体崩解试验装置，其特征在于，所述升降机构包括升降驱动组件、卷绳轮、定滑轮和拉绳，所述升降驱动组件与所述卷绳轮传动连接，所述拉绳的一端与第一重量传感器连接，另一端绕过所述定滑轮后缠绕在所述卷绳轮，升降驱动组件驱动卷绳轮转动，通过拉绳带动金属网架升降。

9.根据权利要求8所述的一种新型土体崩解试验装置，其特征在于，所述升降驱动组件包括转动手轮和手柄，所述转动手轮与卷绳轮同轴安装，所述手柄设置在所述转动手轮的边缘位置，通过转动手柄带动转动手轮和卷绳轮转动。

10.根据权利要求8所述的一种新型土体崩解试验装置，其特征在于，所述升降驱动组件包括伺服电机和齿轮组，所述齿轮组包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述从动锥齿轮与所述卷绳轮一体化同轴设置，所述主动锥齿轮与伺服电机的输出轴同轴传动连接，所述从动锥齿轮与主动锥齿轮相啮合，且从动锥齿轮的转轴与主动锥齿轮的转轴相垂直，从动锥齿轮带动卷绳轮同轴转动。

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