CN103776983A - 岩土干湿循环实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种岩土干湿循环实验装置,包括壳体、控制装置、干湿转换装置和称重装置,控制装置、干湿转换装置和称重装置设置在壳体内;干湿转换装置设有加湿装置和干燥装置,加湿装置、干燥装置和称重装置均通过模数转换器连接控制器,控制器连接数模转换器,数模转换器连接加湿、干燥装置和称重装置;所述干湿转换装置的下方为称重装置;控制装置接收干湿转换装置水量控制信号及称重装置质量信号,并进行干-湿判断,向干湿转换装置发出控制信号。本发明提供的这种实验装置及实验方法,专业用于岩土工程方面干湿循环实验,提高实验自动化程度及精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种岩土干湿循环实验装置,属于岩土工程技术领域。
背景技术
目前尚没有专门针对岩土干湿循环实验的仪器,大多科研工作者均是通过人工加水和烘干的方法进行实验,加水量和干燥程度难以控制。干湿循环实验分为增湿实验和干燥实验,增湿实验要求水量精确,并使岩土样品完全浸润;干燥实验要求试样达到要求的干燥程度。传统实验过程中由于专用仪器的缺失,干湿循环实验中,多个试样多次增湿水量很难做到精确、统一;干燥过程中,无法准确判断样品是否已经达到所需干燥程度,且增湿与干燥过程的转换,必须通过人工实现。通过传统实验装置得到的结果离散性大,只有通过增加实验组数减小误差,既费时又费力,增加实验成本。
发明内容
本发明提供一种实验装置,专业用于岩土工程方面干湿循环实验,提高实验自动化程度及精度。
为解决以上技术问题,本发明提供如下技术方案:一种岩土干湿循环实验仪器,所述实验仪器包括壳体、控制装置、干湿转换装置和称重装置,控制装置、干湿转换装置和称重装置设置在壳体内;干湿转换装置设有加湿装置和干燥装置,加湿装置、干燥装置和称重装置均通过模数转换器连接控制器,控制器连接数模转换器,数模转换器连接加湿、干燥装置和称重装置;所述干湿转换装置的下方为称重装置;控制装置接收干湿转换装置水量控制信号及称重装置质量信号,并进行干-湿判断,向干湿转换装置发出控制信号。
进一步地,所述加湿装置包括储水箱、储水器、主流量计、副流量计和与副流量计配套使用的定量控制仪和滴管,所述储水箱的下方连接主流量计,主流量计下方连接储水器,储水器下方连接副流量计,副流量计下方连接定量控制仪;主流量计与副流量计均连接模数转换装置。
进一步地,所述干燥装置包括干燥灯、灯罩和底座,所述干燥灯固定于灯罩内壁上,灯罩固定于底座上,底座上为试样,干燥灯设置在试样的侧上方;干燥灯的控制装置连接数模转换装置,通过控制装置的信号发出,实现干燥装置的启动及根据干燥时间的设定执行干燥照射。
进一步地,所述称重装置为一称重台,称重台上方连接干燥装置的底座,底座为一上方敞口的容器,底部具有凸台,凸台与称重台中心处的凹陷嵌入连接;底座顶部外圆周台阶处支撑所述灯罩。
进一步地,所述定量控制仪的下方连接滴管,滴管正对试样。
进一步地,所述壳体上设置有连接板,连接板有两块,设置在储水器的上下两端,用于固定储水器。
进一步地,所述储水器的出水口处设有多孔塞。
实验方法的具体步骤如下:
(1)将储水箱通过入水口与水源连接,多余的水通过溢流口排出仪器外部,将流量计、定量控制仪、干燥灯、称重台分别与模数转换器及数模转换器连接好;
(2)制样之前需通过土工实验得到试样初始含水量w 0,初始质量m 0。
(3)将仪器组装完毕后,在控制装置中将质量清零;
(4)设定增湿水量V,如需将试样增湿至含水量w 1,需加水体积为:
;
(5)设定浸润时间T 1,加水量至V后,定量控制仪关闭阀门,加水停止,试样充分浸润后进入干燥过程;
(6)设定由干燥过程进入增湿过程的判断值A,通过称重装置返回给控制装置的质量值,即干土质量值进行判断,实现干湿转换,判断值A的公式为:
(7)设定冷却时间T 2,试样干燥后,需冷却一定时间后才能进行增湿;
(8)设定干湿循环次数N。
本发明涉及的这种岩土干湿循环实验装置,通过A/D模数转换器将称重装置、干湿转换装置的电信号转为数字信号,传递给控制装置,控制装置接收信号并判断,并通过D/A数模转换器向干湿循环模块发出指令,进行增湿与干燥及其之间的转换。干湿转换装置与称重装置组成一体,标准化配件,配件之间可任意组合,形成一套装置。在多孔塞的连接下,可以实现同时多个、多组实验的进行。加湿过程与干燥过程均完成后为一个干湿循环,试样进行多次干湿循环实验时,只需要重复上一个循环的动作。
附图说明
图1为本发明岩土干湿循环实验装置结构图;
图2为图1I-I向剖面图;
图3为图1Ⅱ-Ⅱ向剖面图;
图4为图1Ⅲ-Ⅲ向剖面图;
图5为本发明实验装置干-湿转换控制流程图;
附图标记说明:
1-控制装置;2-模数转化器;3-数模转换器;4-储水箱;5-入水口;6-溢流口;7-主流量计;8-安装板;9-储水器;10-副流量计;11-定量控制仪; 12-干燥灯;13-滴管;14-称重台;15-试样;16-底座;17-壳体;18-排气孔;19-灯罩;20-多孔塞。
具体实施方式
如图1所示,加湿装置包括储水箱4、储水器9、主流量计7、副流量计10和与副流量计10配套使用的定量控制仪11和滴管13,所述储水箱4的下方连接主流量计7,主流量计7下方连接储水器9,储水器9下方连接副流量计10,副流量计10下方连接定量控制仪11。
其中,储水箱4为一大容量水箱,顶部具有入水口,入水口连接水源;储水箱4上部、入水口的旁侧设有溢流口,用于储水箱4内水过多情况下进行溢流,溢流口一般连接接收装置,以免储水箱4内的水过多流出箱外。储水器9的主要作用是形成自由水面,减小水压与流速,实现水量精确控制。储水器9为一相对容量较小的容器,储水器9由安装板8连接固定于壳体上。
干燥装置包括干燥灯12、灯罩19和底座16,所述干燥灯12固定于灯罩19内壁上,灯罩固定于底座16上,底座上为试样15,干燥灯设置在试样15的侧上方。其中,灯罩侧壁上部设有排气孔18,试样在干燥灯的照射下,散发大量水汽,水汽从排气孔18排出。
称重装置为一称重台,称重台14上方连接干燥装置的底座。
定量控制仪的下方连接滴管13,滴管的正对试样15。
壳体17上设置有连接板,连接板有两块,设置在固定储水器9的上下两端,用于固定储水器9。
储水器9的出水口处设有多孔塞20。
主流量计7主要是读取总进水量,用于实验过程中结果复核;储水器9主要是暂时性储水,同时减小水压,减小流速,其规格为2L~3L;副流量计10与定量控制仪11配合使用,控制增湿水量;干燥灯12用于干燥试样,共12个,分2层并呈圆形均匀布置置于19灯罩之上;灯罩19对称分割为独立的两个部分,使用圆环在中部将两个独立部分绑在一起;滴管13为使水被试样充分吸收,滴管内径应尽可能小,滴管采用酸碱式滴定管。
称重装置主要有称重台14等组成。称重台产生压力电信号并传递给A/D模数转换器2;底座16用于盛放试样15,与称重台14是相互匹配,可拆卸的。
称重台14、底座16、灯罩19相互匹配,可采用标准化配件,相互组合形成一套装置。如多个试样进行多组实验,只需增加多套这样的装置,连接于同一套控制装置,即可实现多个试样的同时实验。
图2-图4为图1的各个位置剖面图。
图5为实验装置干-湿转换控制流程图,试样放置于称重装置顶部进行干燥并称重,控制装置根据称重结果与设定值A进行判断,若称重结果达到设定值,则控制装置向加湿装置发出加湿信号;若称重结果未达到设定值A,则控制装置向干燥装置发出信号,对试样进行干燥一定时间后,再由称重装置称重,控制装置根据称重结果进行判断,循环以上过程。
本发明是专门用于岩土干湿循环实验,相比以往实验仪器,具有自动增湿、自动干燥的功能,增湿与干燥的转换不需要手动调整,根据称重装置返回给控制装置的信号,增湿与干燥自动转换。增湿与干燥过程,土样实时称重,增湿与干燥是否达到设定要求,仪器自动判定。实验仪器标准化,可随意组合形成多套装置,实现多个试样同时进行实验,并能精确控制。该仪器能够实现实验过程的自动化,实验精度高,误差小。
本发明所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制,凡是在本发明构思的精神和原则之内,本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种岩土干湿循环实验仪器,其特征在于,所述实验仪器包括壳体、控制装置、干湿转换装置和称重装置,控制装置、干湿转换装置和称重装置设置在壳体内;干湿转换装置设有加湿装置和干燥装置,加湿装置、干燥装置和称重装置均通过模数转换器连接控制器,控制器连接数模转换器,数模转换器连接加湿、干燥装置和称重装置;所述干湿转换装置的下方为称重装置;控制装置接收干湿转换装置水量控制信号及称重装置质量信号,并进行干-湿判断,向干湿转换装置发出干湿控制信号。
2.根据权利要求1所述的岩土干湿循环实验仪器,其特征在于,所述加湿装置包括储水箱、储水器、主流量计、副流量计和与副流量计配套使用的定量控制仪、多孔塞和滴管,所述储水箱的下方连接主流量计,主流量计下方连接储水器,储水器下方连接副流量计,副流量计下方连接定量控制仪。
3.根据权利要求1所述的岩土干湿循环实验仪器,其特征在于,所述干燥装置包括干燥灯、灯罩和底座,所述干燥灯固定于灯罩内壁上,灯罩固定于底座上,底座上为试样,干燥灯设置在试样的侧上方。
4.根据权利要求1所述的岩土干湿循环实验仪器,其特征在于,所述称重装置为一称重台,称重台上方连接干燥装置的底座。
5.根据权利要求3所述的岩土干湿循环实验仪器,其特征在于,所述定量控制仪的下方连接滴管,滴管正对试样。
6.根据权利要求1所述的岩土干湿循环实验仪器,其特征在于,所述壳体上设置有连接板,连接板有两块,设置在固定储水器的上下两端,用于固定储水器。
7.根据权利要求1所述的岩土干湿循环实验仪器,其特征在于,所述储水器的出水口处设有多孔塞。
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