[发明专利]一种土工自由膨胀试验装置及实验方法

说明书

本发明属于土工技术领域，公开了一种土工自由膨胀试验装置及方法，以解决现有技术膨胀土的判定中工作效率不高及人为的不确定因素对结果影响较大的问题，该装置，包括工作台，工作台上设有研磨筛分机，研磨筛分机下口设有漏斗，工作台上还设有土样试验装置，土样试验装置包括支撑机构，支撑机构的顶部装有转盘，转盘底部装有驱动装置，转盘上沿圆周方向均布安装有多个量筒，支撑机构的两侧还安装有支撑台，支撑台上固定有支撑环，支撑环上设有多个通孔，通孔上装有可定量注水的注水管，通孔上还设有可伸入量筒的搅拌机构。本发明可大大节省人力，保证了试验样品的均匀程度，保证了注水的准确定，提高了试验准确率。

技术领域

本发明涉及土工技术领域，具体涉及一种土工自由膨胀试验装置及实验方法。

背景技术

膨胀土一般主要由黏土矿物蒙脱石和水云母组成，是一种吸水膨胀、失水收缩，具有较大胀缩变形能力且变形往复的高塑性黏土。其成因有残积-坡积型、湖积型、冲积-洪积型以及冰水沉积型，地质年代多为上更新统（Q3）及其以前形成的土层，主要分布于我国西北、华北、西南、华南等地，是建筑工程、铁路工程、公路工程等领域不可忽视的一种特殊性地基土。膨胀土一般强度较高，压缩性低，易被误认为是建筑性能良好的黏土，但由于它具有吸水膨胀、失水收缩的特性，作为建筑物地基时，能使基础产生较大位移，建筑物和地坪开裂，甚至遭到严重破坏。

膨胀土的判定往往有如下几种方法：按野外地质工程特征、按已有建筑物变形特征、按特性指标判别，其中自由膨胀率就是反应土膨胀特性的指标之一。其原理为松散的烘干土粒在水中和空气中分别自由堆积的体积之差与在空气中自由堆积的体积之比（以百分数表示），以判定无结构力的松散土粒在水中的膨胀特性。

现行相关规范中规定通过人工碾碎、烘干、人工筛分、人工称量、人工读数记录、人工计算等步骤得到最终的试验结果。基于以上步骤不难看出，人工参与量大，工作效率差，更重要的是在人工参与试验过程中往往代入很多不确定因素，如碾碎的程度因人而异、筛分的程度因人而异、读数的误差因人而异，读数的时间把握不准等造成同一个体或不同个体间对同一组试验的结果偏差较大，且通常都是跨膨胀等级的偏差，试验数据的这种不确定人为因素为膨胀土的判定带来了诸多不确定性，现有技术无法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术膨胀土的判定中工作效率不高及人为的不确定因素对结果影响较大的问题，提供了一种测试准确的土工自由膨胀试验装置及实验方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种土工自由膨胀试验装置，包括工作台，工作台上设有研磨筛分机，研磨筛分机筛分筛的下口设有漏斗，漏斗的出口上设有开关阀门，开关阀门的下方设有推拉盒，推拉盒上装有土杯，推拉盒的一侧装有用于往复移动推拉盒的推拉动力机构；

所述工作台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，转盘的底部装有驱动装置，转盘上沿圆周方向均布安装有多个量筒，支撑机构的两侧边缘还安装有支撑台，支撑台上固定有支撑环，支撑环上设有多个通孔，通孔上装有注水管，注水管上装有小流量计量泵，靠近注水管的侧部设有图像采集系统，图像采集系统安装在工作台上，所述通孔上还设有可伸入量筒的搅拌机构，搅拌机构上装有可供搅拌机构上下的搅拌动力装置，搅拌机构包括搅拌推杆，搅拌推杆的两侧装有搅拌杆，搅拌杆的端部设有搅拌头，搅拌头上开有多个小孔。

进一步地，支撑环的两侧对称设有通孔，每一侧的通孔的数量为3个，且相邻通孔间的间隔为45°，支撑环上相对的两个通孔上装有注水管，注水管的下端连接有水嘴，支撑环上另外两个相对且与注水管相邻的通孔上方装有可伸入搅拌机构。

进一步地，可伸入搅拌机构包括搅拌推杆，搅拌推杆的两侧装有搅拌杆，搅拌杆的端部设有搅拌头。

进一步地，搅拌动力装置包括与搅拌推杆中部连接的第一气缸，且第一气缸与固定在支撑环上的支架可拆卸连接。