一种土体干湿循环的试验装置

    专利2024-11-20  9


    本发明涉及一种试验装置,具体涉及一种土体干湿循环的试验装置。


    背景技术:

    1、土体干湿循环试验是指将试样反复调制在干燥、湿润的状态下,试样在反复的增湿-减湿过程中物理力学性质会发生劣化,进而引发工程灾害的发生。干湿循环作用下土体物理力学性质的演化是目前的研究热点。为了开展相关研究中,人们对土样进行干湿循环试验,然后对经历不同干湿循环次数的试样进行测试,在测试中为了得到土样的物理力学性质往往需要一系列经历相同干湿循环次数的试样,最后基于测试结果确定干湿循环的作用机理。土体干湿循环试验的主要步骤如下:

    2、步骤1、首先对试样进行烘干,称取烘干后试样的质量mg;

    3、步骤2、含水量等于水的质量比烘干后土样的质量,由于烘干后土样的质量(mg)已知,因此根据试样的目标含水率(wm)就可求出需加水的质量(mw),即mw=mg*wm;

    4、步骤3、将水(mw)喷洒在土样上,然后对土样进行养护,使水分均匀分布在试样内,经过增湿后试样的质量为ms,且ms=mg+mw;

    5、步骤4、将养护完成后的土样进行烘干,然后再次将土样配置成目标含水量;

    6、步骤5、重复步骤4,就可制备经历不同干湿循环次数的土样。

    7、从上述过程可以看出,开展土体的干湿循环试验是一项非常耗时、耗力的过程。在实际试验中,土体干湿循环的试验是一项大量消耗体力、耐力、精力的试验,本领域人员亟待发明一种能自动完成一批土样的干湿循环过程试验装置。


    技术实现思路

    1、针对现有土样干湿循环试验存在非常耗时、耗力的问题,本发明所要解决的技术问题就是提供一种土体干湿循环的试验装置,它能自动完成一批土样的干湿循环试验,并自动处理试验数据。

    2、本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的,它包括保温箱、阵列式试样盒、加热装置、鼓风装置、加湿装置、检测系统和控制处理器;阵列式试样盒排布在保温箱底面,加热装置布置在保温箱的前后内侧壁,保温箱左侧壁接有鼓风装置;加湿装置从保温箱顶面伸入对应于阵列式试样盒各位置点布设喷头,阵列式试样盒的单体底部均置有压力传感器,保温箱内安装有温度传感器,各传感器引出后组合成检测系统;控制处理器电连接加热装置、鼓风装置、加湿装置和检测系统,检测系统电连接加热装置和加湿装置。

    3、本发明自动完成土样干湿循环过程为:

    4、烘干土体过程为:控制处理器向检测系统发出加热指令,并接通加热装置、鼓风装置电源,然后检测系统实时记录温度传感器数据,当传感器温度小于110℃时,检测系统向加热装置发出通电信号,加热电阻开始工作,使得保温箱内温度不断升高,当箱内温度大于等于110℃时,检测系统向加热装置发出断电信号,加热电阻停止工作,使保温箱内的温度维持在105℃-110℃之间。鼓风装置在烘干过程中一直工作,鼓风装置通电后会提高保温箱内与外界空气的对流速度,提高试样烘干效果。通过加热电阻、通风机共同作用对土样进行烘干。控制处理器在烘干过程中自动计时,当达到土样烘干时间后,控制处理器切断加热装置和鼓风装置供电,土样开始冷却。

    5、控制处理器计时达到土样冷却时间后,对土样实施加湿过程:

    6、控制处理器接通加湿装置电源,检测系统实时记录土样质量,当压力传感器输出值小于设定值ms时,检测系统向加湿装置发出通电信号,喷头向土样洒水,当压力传感器输出值大于等于设定值ms时,检测系统向加湿装置发出断电信号,土样加湿过程终止。土样加湿完成后,控制处理器切断加湿装置电源,土样进入到保湿养护阶段。

    7、当达到保湿养护时间后,控制处理器的自动进入到下一次干湿循环过程;控制处理器会自动记录干湿循环次数直至规定的干湿循环次数,试验停止。

    8、所以,本发明的技术效果是:自动完成土样的干湿循环试验,解决了人工试验存在的体力、精力消耗量大的问题。



    技术特征:

    1.一种土体干湿循环的试验装置,其特征是:包括保温箱(2)、阵列式试样盒(3)、加热装置(4)、鼓风装置(5)、加湿装置(6)、检测系统(7)和控制处理器(1);阵列式试样盒(3)排布在保温箱(2)底面,加热装置(4)布置在保温箱(2)的前后内侧壁,保温箱(2)左侧壁接有鼓风装置(5);加湿装置(6)从保温箱(2)顶面伸入对应于阵列式试样盒(3)各位置点布设喷头,阵列式试样盒(3)的单体底部均置有压力传感器(72),保温箱(2)内安装有温度传感器(73),各传感器引出后组合成检测系统(7);控制处理器(1)电连接加热装置(4)、鼓风装置(5)、加湿装置(6)和检测系统(7),检测系统(7)电连接加热装置(4)和加湿装置(6)。

    2.根据权利要求1所述的土体干湿循环的试验装置,其特征是:检测系统(7)包括多通道数据采集仪(71)、压力传感器(72)和温度传感器(73),各压力传感器(72)和各温度传感器(73)输出端与多通道数据采集仪(71)相连,多通道数据采集仪(71)实时记录试验数据。

    3.根据权利要求2所述的土体干湿循环的试验装置,其特征是:加湿装置(6)包括喷头(61)、微型水泵(62)、第四交流接触器(63)、第五交流接触器(64)、水管(65)和管路支架(66);管路支架(66)卡在保温箱上部预留卡孔位置,管路支架(66)支撑水管(65),水管(65)在长度方向上按间距分支,各分支向下插入保温箱(2)内,一个分支对应布设于阵列式试样盒(3)一个单体上方,每一分支上均包含微型水泵(62)和喷头(61),微型水泵(62)与第四交流接触器(63)、第五交流接触器(64)串联在电路中,第五交流接触器(64)控制端与控制处理器(1)连接,第四交流接触器(63)控制端与多通道数据采集仪(71)输出端连接。

    4.根据权利要求2或3所述的土体干湿循环的试验装置,其特征是:加热装置(4)包括加热电阻(41)、第一交流接触器(42)和第二交流接触器(43),加热电阻(41)安装在保温箱(2)前后内侧壁,加热电阻(41)与第一交流接触器(42)、第二交流接触器(43)串联在电路中,第一交流接触器(42)的控制端连接控制处理器(1)的输出端,第二交流接触器(43)的控制端连接多通道数据采集仪(71)的输出端;鼓风装置(5)包括风机(51)和第三交流接触器(52),风机(51)与第三交流接触器(52)串联在电路中,第三交流接触器(52)的控制端与控制处理器(1)输出端相连。


    技术总结
    本发明公开了一种土体干湿循环的试验装置,它包括保温箱(2)、排布在保温箱(2)底面的阵列式试样盒(3)、布置在保温箱(2)前后内侧壁的加热装置(4),保温箱(2)左侧壁接有鼓风装置(5);加湿装置(6)从保温箱(2)顶面伸入对应于阵列式试样盒(3)各位置点布设喷头,阵列式试样盒(3)的单体底部均置有压力传感器(72),保温箱(2)内安装有温度传感器(73),各传感器引出后组合成检测系统(7);控制处理器(1)电连接加热装置(4)、鼓风装置(5)、加湿装置(6)和检测系统(7),检测系统(7)电连接加热装置(4)和加湿装置(6)。本发明的技术效果是:自动完成土样的干湿循环试验。

    技术研发人员:李长清,边金,刘长华
    受保护的技术使用者:广东海洋大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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