[发明专利]一种土工自由膨胀试验装置及实验方法

权利要求书

1.一种土工自由膨胀试验装置，包括工作台（23），其特征是：工作台（23）上设有研磨筛分机（21），研磨筛分机（21）筛分筛的下口设有漏斗（24），漏斗（24）的出口（28）上设有开关阀门（33），开关阀门（33）的下方设有推拉盒（20），推拉盒（20）上装有土杯（29），推拉盒（20）的一侧装有用于往复移动推拉盒（20）的推拉动力机构；

所述工作台（23）上还设有土样试验装置，所述土样试验装置包括支撑机构，支撑机构的顶部装有转盘（8），转盘（8）的底部装有驱动装置，转盘（8）上沿圆周方向均布安装有多个量筒（7），支撑机构的两侧边缘还安装有支撑台（14），支撑台（14）上固定有支撑环（6），支撑环（6）上设有多个通孔（5），通孔（5）上装有注水管（13），注水管（13）上装有小流量计量泵，靠近注水管（13）的侧部设有图像采集系统，图像采集系统安装在工作台（23）上，所述通孔（5）上还设有可伸入量筒（7）的搅拌机构，搅拌机构上装有可供搅拌机构上下的搅拌动力装置，所述搅拌机构包括搅拌推杆（3），搅拌推杆（3）的两侧装有搅拌杆（4），搅拌杆（4）的端部设有搅拌头（19），搅拌头（19）上开有多个小孔。

2.根据权利要求1所述的一种土工自由膨胀试验装置，其特征是：所述支撑环（6）的两侧对称设有通孔（5），每一侧的通孔（5）的数量为3个，且相邻通孔（5）间的间隔为45°，支撑环（6）上相对的两个通孔（5）上装有注水管（13），注水管（13）的下端连接有水嘴（15），支撑环（6）上另外两个相对且与注水管（13）相邻的通孔（5）上方装有搅拌机构。

3.根据权利要求2所述的一种土工自由膨胀试验装置，其特征是：所述搅拌动力装置包括与搅拌推杆（3）中部连接的第一气缸（1），且第一气缸（1）与固定在支撑环（6）上的支架（2）可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的一种土工自由膨胀试验装置，其特征是：所述图像采集系统包括设置在注水管（13）侧部的角板（12），角板（12）的上部装有照相机（11）。

5.根据权利要求1所述的一种土工自由膨胀试验装置，其特征是：所述推拉动力机构包括固定在工作台（23）上的第二气缸（26），第二气缸（26）的活塞端与推拉盒（20）的端部连接。

6.根据权利要求5所述的一种土工自由膨胀试验装置，其特征是：所述推拉盒（20）靠近第二气缸（26）的一侧顶部开有溜槽（30），推拉盒（20）的侧部开有土杯腔（31），土杯腔（31）中装有土杯（29），土杯（29）的顶部与溜槽（30）连通，土杯（29）的侧部设有拉杆（32）。

7.根据权利要求6所述的一种土工自由膨胀试验装置，其特征是：所述土杯腔（31）的底部装有重量传感器（34），所述漏斗（24）的出口侧设有接近开关（35）。

8.根据权利要求1所述的一种土工自由膨胀试验装置，其特征是：所述支撑机构包括安装在工作台（23）上的支柱（10），支柱（10）的顶部固定有支撑盘（9），支撑盘（9）的顶部活动安装有转盘（8），支撑盘（9）的底部装有步进电机（16），步进电机（16）与转盘（8）通过齿轮传动。

9.根据权利要求1所述的一种土工自由膨胀试验装置，其特征是：所述转盘（8）上均布开有多个用于安装量筒（7）的凹槽（18）。

10.一种土工自由膨胀试验方法，包括以下步骤：

1）将烘干后的土样通过研磨筛分机（21）的装样口放入研磨筛分机（21）中，启动研磨按钮进行土样的研磨工作；

2）同时研磨筛分机（21）中的水平振动筛启动，将颗粒粒径小于0.5mm的土样传递到无颈漏斗（24）中，将颗粒粒径大于0.5mm的土样通过小型运输带运输返回研磨筛分机（21）中继续研磨；

3）第二气缸（26）启动并推进推拉盒（20），推拉盒（20）接近无颈漏斗（24）时，漏斗（24）打开，漏斗（24）中的土样进入土杯（29），当土杯（29）中的土样的重量达到设定值时，漏斗（24）关闭，第二气缸（26）收缩；

4）将土杯（29）从推拉盒（20）中取出；

5）继续重复步骤1）-4），得到第二个装有试验用土的量土杯（29）；

6）将上述两个装有土样的量土杯（29）的土倒入2支量筒（7）中，即为1组试验样品；

7）继续重复步骤1）-6），得到8支装有试样的量筒（7），即4组试验样品；

8）将8组试验样品分4次，启动驱动装置，转盘（8）每转动45°放入两支量筒（7），直至量筒（7）全部放在转盘（8）上，每次放入的两支量筒（7）为1组试验；

9）转盘（8）转动至量筒（7）位于注水管（13）下方时，注水管（13）定量注水，当注水后的量筒（7）位于搅拌机构的下方时，搅拌机构动作，当转盘（8）转动一周时，图像采集系统动作将图像信号传递给数据处理系统处理并得到土样的膨胀率。