CN220231729U - 一种土壤崩解试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种土壤崩解试验装置，包括盛液容器、浮筒和用于放置试验土样并适于试验土样在崩解液中崩解的承载件，浮筒位于盛液容器内，且其底端连接所述承载件；还包括位移检测件，该位移检测件呈悬挂状态，并进入所述浮筒内，且该位移检测件用于检测其与所述浮筒的内底面之间的距离。本实用新型利用位移检测件代替人力精准检测浮筒的高度变化，避免了人工读数的繁琐、误差，并使位移检测件呈悬挂状态，可以防止位移检测件获取数据时受液面波动影响，提高了试验精度。

Description

一种土壤崩解试验装置

技术领域

本实用新型涉及土工程测试设备技术领域，特别是涉及一种土壤崩解试验装置。

背景技术

土壤崩解也称为土壤湿化，是土体在水中发生崩解的现象，是粘性土被水分浸入其中，在水运应力作用下导致土粒间的结构联结和强度丧失，使土体发生崩散解体的特性。土体的崩解性可以采用崩解时间、崩解率、崩解速度以及崩解相关方式等指标进行阐述。它和矿物成分、土的粒度成分、水的化学成分、结构联结等有着极其密切关系。土体的崩解可引起边坡坍塌现象，破坏边坡稳定性。近些年以来，建筑、水利、公路和交通行业持续快速发展，崩解变形对工程的影响越来越大。土体的崩解现象，在降低土体的自身强度的同时，还会引起土体的体变和偏应变，改变土体相应的稳定性，并导致开裂、湿陷、不均匀沉降等问题。浸水后的粘土极易因湿化崩解而出现土体软化，出现诸如边坡破坏、冲沟、地基失效、洞穴发育和滑坡等地质灾害事故，造成不必要的经济财产损失。因此土壤崩解性作为在实际工程运用中评价路堤、路堑、渠道边坡、露天基坑等的稳定性的参考依据，具有相当重要工程实践意。

目前常见的土的崩解试验装置是根据土工试验标准的浮筒法研制的，该方法沿用至今说明仍然具有实用价值，但是浮筒法仍然存在的不少问题，比如:1)土样崩解后在液面上极易形成泡沫遮挡浮筒的读数；2)土壤崩解后碎屑掉落，使得浮筒上浮，但是过程中水位出现波动，对读数造成一定影响；3)该试验需要根据时间间隔采集刻度读书，为了同步往往需要2人合作，造成人力浪费且存在读数误差；4)土壤崩解判定结束的标准为土的碎屑不再从网格掉落即浮筒不产生上下波动时，因此需全程观察防止错过，对人员要求较高。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的技术问题，提供了一种土壤崩解试验装置，其通过对结构改进，以解决上述技术问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种土壤崩解试验装置，包括盛液容器、浮筒和用于放置试验土样并适于试验土样在崩解液中崩解的承载件，浮筒位于盛液容器内，且其底端连接所述承载件；还包括位移检测件，该位移检测件呈悬挂状态，并进入所述浮筒内，且该位移检测件用于检测其与所述浮筒的内底面之间的距离。

进一步的，所述位移检测件设置于一高度调节机构上，以用于调节所述位移检测件与所述浮筒的内底面之间的初始距离；所述高度调节机构设置于一盖在所述盛液容器顶端的盖体上。

进一步的，所述高度调节机构包括电机、收卷轮和缠绕于该收卷轮的线材，线材的一端向下延伸，并连接所述位移检测件，收卷轮转动连接于所述盖体上，并由装在所述盖体上的电机驱动旋转。

进一步的，所述线材为数据线，该数据线的一端与所述位移检测件电连接，该数据线的另一端用于输出所述位移检测件检测的位移数据。

进一步的，所述盖体上装有供电模块，所述电机由该供电模块供电。

进一步的，还包括数据处理模块，所述位移检测件与所述数据处理模块数据通讯，以将所检测的位移数据输出给数据处理模块；还包括显示模块，所述数据处理模块的输出接至所述显示模块。

进一步的，所述数据处理模块通过智能网关系统与云端服务器进行数据通讯。

进一步的，所述数据处理模块和显示模块分别设置于盖在所述盛液容器顶端的盖体上；所述盖体上还设置有供电模块，所述数据处理模块、显示模块由所述供电模块供电；所述显示模块为显示屏。

进一步的，所述位移检测件为超声波传感器。

进一步的，所述盛液容器的侧壁设有进液口和出液口，所述进液口和出液口处分别装有开关阀门；所述承载件呈网状。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于本实用新型还包括位移检测件，该位移检测件呈悬挂状态，并进入所浮筒内，用于检测其与所述浮筒的内底面之间的距离，因此,本实用新型能够利用位移检测件代替人力精准检测浮筒的高度变化，避免了人工读数的繁琐、误差。特别的，位移检测件与浮筒没有实际接触，测量数据时就不受水面波动的影响，使获取的数据更加精确。

2、本实用新型的位移检测件设置于一高度调节机构上，便于根据实际需要调节位移检测件与所述浮筒的内底面之间的初始距离。特别的，高度调节机构包括所述电机、收卷轮和缠绕于该收卷轮的线材，通过电机控制，保证位移检测件悬挂位置的准确性，并且实现了自动控制，减少了人力操作。

3、本实用新型还包括数据处理模块和显示模块，数据通过数据处理模块输入到显示模块，方便操作者直观、快速、精准得到试验结果，从而免于人为后续计算。

4、本实用新型的数据处理模块通过智能网关系统与云端服务器进行数据通讯，使手机、电脑等智能终端可同样接收到显示模块上的数据，从而方便操作人员及时进行查看。

5、所述盛液容器的侧壁设有进液口和出液口，试验时，可以通过进液口将盛液容器充好崩解液直至液体在出液口溢出，从而可确保每次试验的初始液面一致，减少试验影响因素。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种土壤崩解试验装置不局限于实施例。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的俯视；

图3是本实用新型的收卷轮和线材配合的俯视图；

图中：1、盛液容器；11、进液口；12、出液口；2、浮筒；3、铁丝网；4、超声波传感器；51、电机；52、收卷轮；53、数据线；54、电机座；6、盖体；61、容纳腔；7、供电模块；8、数据处理模块；9、显示屏；10、吊绳。

具体实施方式

本实用新型中，对于描述中，采用了“上”、“下”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，而不是指示或暗示所指的装置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保护范围的限制。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

请参见图1-图3所示，本实用新型的一种土壤崩解试验装置，包括盛液容器1、浮筒2和用于放置试验土样并适于试验土样在崩解液中崩解的承载件，浮筒2位于盛液容器1内，且其底端连接承载件。本实用新型还包括位移检测件，该位移检测件呈悬挂状态，并进入浮筒2内，且该位移检测件用于检测其与所述浮筒2的内底面之间的距离，如此，能够随着试验土样的崩解进度，及时检测浮筒的高度变化。并且，位移检测件不会受液面波动的影响，使获取的数据更加精确。

作为一种优选方式，所述位移检测件具体为超声波传感器4，但不仅限于此。位移检测件(即超声波传感器4)设置于一高度调节机构上，以用于调节位移检测件与浮筒2的内底面之间的初始距离。在本实施例中，位移检测件与浮筒2内底底面的初始距离设定为100mm，但不局限于此。高度调节机构设置于一盖在盛液容器1顶端的盖体6上。

优选的，高度调节机构包括电机51、收卷轮52和缠绕于该收卷轮52的线材，线材的一端向下延伸，并连接位移检测件，收卷轮52转动连接于盖体6上，并由装在盖体6上的电机51驱动旋转，盖体6上还设有一电机座54，电机51装在该电机座54上。所述线材为数据线53，该数据线53的一端与位移检测件(即超声波传感器4)电连接，该数据线53的另一端用于输出位移检测件(即超声波传感器4)检测的位移数据。

进一步的，本实用新型还包括数据处理模块8和显示模块，位移检测件与数据处理模块8数据通讯，以将所检测的位移数据输出给数据处理模块8，数据处理模块8的输出接至显示模块，该显示模块为显示屏9。

所述数据处理模块8通过智能网关系统与云端服务器进行数据通讯，例如蓝牙、WiFi等，使手机、电脑等智能终端可同样接收到显示屏9上的数据，方便操作人员进行及时查看。

所述数据处理模块8和显示屏9分别设置于盖在盛液容器1顶端的盖体6上；盖体6上还设置有供电模块7，供电模块7为可充电式或电池式的电源，电机51、数据处理模块8、显示屏9由供电模块7供电。具体的，盖体6上设有容纳腔61，高度调节机构、数据处理模块8和供电模块7设置在容纳腔61内，显示屏9设置在容纳腔61外侧。

所述盛液容器1为圆形桶状，但不局限于此，其侧壁设有进液口11和出液口12，进液口11和出液口12处分别装有开关阀门。进液口11和出液口12大致等高设置，并分布于盛液容器1相对的两侧。每次试验时，可通过进液口11将盛液容器1充好崩解液直至液体在出液口12溢出，从而确保每次试验的初始液面一致。所述承载件呈网状，并通过吊绳10与浮筒2底部连接。本实施例中，所述承载件为铁丝网3，其形状为试验标准的1cm间隙的10cm×10cm的正方形。在其他实施例中，承载件非铁丝网3，而是其他结构，例如网板等等。

本实用新型的一种土壤崩解试验装置，在试验开始前，打开进液口11和出液口12，通过进液口11将盛液容器1充好崩解液直至液体在进液口11溢出，关闭进液口11和出液口12。然后将待试验土样放置在铁丝网3上，将铁丝网3挂在浮筒2底部，之后将浮筒2放入崩解液中，再将超声波传感器4置入浮筒2内部，并调好初始高度，使其与浮筒2内底面的初始具体为100mm。具体，超声波传感器4实时检测其与浮筒2内底面的距离，通过数据处理模块8将超声波传感器4测得的实时距离进行处理，并反馈给电机51，通过电机51控制数据线53的伸长量，调节超声波传感器4的高度，直至达到该设定值(即100mm)，此时电机51停止工作，超声波传感器4位置固定，同时与浮筒2上部仍留有一定空间，即试验前的准备工作完成。

本实用新型的一种土壤崩解试验装置，在试验开始后，随着铁丝网3上的试验土样的不断崩解，散落的土样颗粒从铁丝网3的网格漏下，铁丝网3上的试验土样质量在不断减轻的同时，铁丝网3在浮筒2的浮力带动下不断向上移动，在此过程中，超声波传感器4实时测得其与浮筒2内底面之间的距离h_t，获得的数据传输给数据处理模块8，通过数据处理模块8对数据进行处理并根据公式(1)、(2)计算出土样崩解率A_t和崩解速度v_t，数据处理模块8将处理结果输出给显示屏9，使操作人员可以现场查看到土样崩解率、崩解速度等参数。数据处理模块8还可以通过智能网关系统将处理结果上传到云服务器，使相关人员在手机、电脑等智能终端同样接收到上述相同的参数。

公式(1)为：

公式(2)为：

其中：A_t—试样在经过时间t后的崩解率，％；

h_t—试验进行至时间t时，浮筒2与超声波传感器4的距离，mm；

h₀—试验在开始时刻浮筒3与超声波传感器4的距离，已设定为100mm；

v_t—试样在t_i～t_i+1时间段内的平均速率；

A_ti—经过t_i时刻后的崩解率，％；

A_ti+1—经过t_i+1时刻后的崩解率，％。

本实用新型的一种土壤崩解试验装置，将制备好的土样放入该装置中进行试验，采用超声波传感器4测量浮筒2上升的高度，代替原始的浮筒2刻度，获取的数据更加精准，并且因为超声波传感器4于浮筒内且呈悬挂状态，获取的数据就不受液面波动的影响。本实用新型还通过数据处理模块实现数据的实时采集和处理，使操作者可以直观、快速、精准得到试验结果。因而本实用新型大大提高了试验效率、节省人力，也大大提高了试验结果的准确性和精度。

本实用新型的一种土壤崩解试验装置，未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种土壤崩解试验装置，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种土壤崩解试验装置，包括盛液容器、浮筒和用于放置试验土样并适于试验土样在崩解液中崩解的承载件，浮筒位于盛液容器内，且其底端连接所述承载件；其特征在于：还包括位移检测件，该位移检测件呈悬挂状态，并进入所述浮筒内，且该位移检测件用于检测其与所述浮筒的内底面之间的距离。

2.根据权利要求1所述的土壤崩解试验装置，其特征在于：所述位移检测件设置于一高度调节机构上，以用于调节所述位移检测件与所述浮筒的内底面之间的初始距离；所述高度调节机构设置于一盖在所述盛液容器顶端的盖体上。

3.根据权利要求2所述的土壤崩解试验装置，其特征在于：所述高度调节机构包括电机、收卷轮和缠绕于该收卷轮的线材，线材的一端向下延伸，并连接所述位移检测件，收卷轮转动连接于所述盖体上，并由装在所述盖体上的电机驱动旋转。

4.根据权利要求3所述的土壤崩解试验装置，其特征在于：所述线材为数据线，该数据线的一端与所述位移检测件电连接，该数据线的另一端用于输出所述位移检测件检测的位移数据。

5.根据权利要求3所述的土壤崩解试验装置，其特征在于：所述盖体上装有供电模块，所述电机由该供电模块供电。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的土壤崩解试验装置，其特征在于：还包括数据处理模块，所述位移检测件与所述数据处理模块数据通讯，以将所检测的位移数据输出给数据处理模块；还包括显示模块，所述数据处理模块的输出接至所述显示模块。

7.根据权利要求6所述的土壤崩解试验装置，其特征在于：所述数据处理模块通过智能网关系统与云端服务器进行数据通讯。

8.根据权利要求6所述的土壤崩解试验装置，其特征在于：所述数据处理模块和显示模块分别设置于盖在所述盛液容器顶端的盖体上；所述盖体上还设置有供电模块，所述数据处理模块、显示模块由所述供电模块供电；所述显示模块为显示屏。

9.根据权利要求1所述的土壤崩解试验装置，其特征在于：所述位移检测件为超声波传感器。

10.根据权利要求1所述的土壤崩解试验装置，其特征在于：所述盛液容器的侧壁设有进液口和出液口，所述进液口和出液口处分别装有开关阀门；所述承载件呈网状。