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一种土体崩解实验装置和使用方法与流程

2020-08-13 12:27 作者:赢德体育官方网站 点击:

  土体崩解设备用于测试粘性土在水中崩解的特性。当前,土体崩解实验仪主要包括浮筒、网板、水槽等组成(见水利工程土工实验规范SL、铁路工程土工实验规范TB10102-2004)。

  现有装置采用浮筒的位置变化来确定崩解量,浮桶在位置变动的过程中很不稳定,读数精度也不够。并且没有考虑在崩解的过程中土体吸水量与崩解量之间的关系。

  一种土体崩解实验装置,包括有双层台面的支架,所述支架两层台面各放一个电子天平,下面的电子天平上平放一个吊绳架,吊绳架两端通过穿过台面的吊绳悬挂网板,所述网板用来放置试样,上面的电子天平上平放一个吊绳架,吊绳架两端通过穿过台面的吊绳悬挂内崩解缸,所述网板悬挂在内崩解缸里;

  还包括外崩解缸,用于盛放崩解液,所述内崩解缸悬挂于外崩解缸内被崩解液浸没。

  本发明装置采用天平读数变化来衡量土体崩解情况,读数稳定精确度高;采用上下双天平加上独有的内外双崩解缸,可以在测定每一时刻土体崩解量的同时测出相应的吸水量,这是本装置的最大特点,考虑了吸水量对土体崩解的影响。

  本实验装置崩解液一般选用无菌去离子水、网板选择钢丝网,当要进行耐酸、耐碱等崩解实验时,要根据具体的崩解液制作相应的崩解缸、网板以及吊绳。使用方法如下:

  1,根据试样尺寸调整网板高度以及去离子水面高度,使得外崩解缸液面刚好没过内崩解缸,试样放在网板上刚好被去离子水淹没并且在网板下部给试样崩解留下足够的空间;

  3,将电子天平清零,将试样放在网板中央,开动秒表,并立即测记电子天平的读数;根据试样崩解的快慢,可适当缩短或增长测度的时间间隔;测记直至崩解结束。

  当试样完全通过网格落下后,实验即告结束。如果试样长期不崩解,则记录试样在水中的情况,结束实验。

  图1,土体崩解实验装置的结构示意图。1-支架,2-电子天平,3-吊绳架,4-吊绳,5-内崩解缸,6-外崩解缸,7-网板,8-试样。

  如图1所述,一种土体崩解实验装置,包括有双层台面的支架,所述支架两层台面各放一个电子天平,下面的电子天平上平放一个吊绳架,吊绳架两端通过穿过台面的吊绳悬挂网板,所述网板用来放置试样,上面的电子天平上平放一个吊绳架,吊绳架两端通过穿过台面的吊绳悬挂内崩解缸,所述网板悬挂在内崩解缸里;

  还包括外崩解缸,用于盛放崩解液,所述内崩解缸悬挂于外崩解缸内被崩解液浸没。

  实验按要求取原状土或扰动土制成61.8mm*20mm、61.8mm*40mm以及直径为39.1mm、61.8mm、101mm高度为直径的2-2.5倍的标准土工圆柱体试样或尺寸为5cm*5cm*5cm的立方体试样。对于原状土按三轴实验标准进行取土。当制作扰动土试样时操作步骤为:①选取一定数量的代表性土样,经风干、碾碎、过筛,按要求的含水率对土样进行配水;②配水后稍静置后装入塑料袋中,置于保湿缸内过夜,使土样含水率均匀;③制样前,取出土样复测其含水率,测定的含水率与要求的含水率的差值应小于±1%,否则需调整含水率直至符合要求;④根据要求的干密度,称取所需土质量,按实验高度分3层击实,每层击实至要求高度后,将表面刨毛,然后再加第2层土料,如此继续,直至击完最后一层,将击样筒中的试样两端整平,取出称其质量,试样密度差值应小于0.02g/cm

  。本实验崩解液一般选用无菌去离子水、网板选择钢丝网。实验开始前打开摄像头对准崩解缸以及电子天平进行摄像,根据试样尺寸调整网板高度以及液面高度,使得外缸液面刚好没过内缸并且试样崩解完后又不至于挨着网板,调节好后将天平清零,迅速将试样放在网板中央,开动秒表,并立即测记开始时天平的读数。在实验开始后1s、3s、10s、30s、1min、3min、10min、30min、1h、2h、3h、4h……测记天平的读数,根据试样崩解的快慢,可适当缩短或增长测度的时间间隔直至崩解结束。当试样完全通过网格落下后,实验即告结束。

  本方法考虑到了试样吸水量对土体崩解的影响,共有4个基本假定:水的密度在崩解过程不发生变化;未崩解试样的孔隙比在崩解过程中不发生变化;不考虑试样上覆水压的影响;崩解下的土样中没有气体。则上天平的读数为试样崩解重量减去崩解土的浮力;下天平的读数为试样剩余重量和吸水量的总和减去剩余试样的浮力。随着崩解的进行,崩解物掉落在内崩解缸中,上天平读数增加,下天平读数减小,直至崩解完全,实验结束。

  、Mdt分别为t时刻上下天平读数;mdst为t时刻崩解土的质量;ds为土样的相对密度;m0为试样的初始质量;ω为试样的初始含水率;ρw为水的密度;V0为试样的初始体积;ρ0为试样初始密度;mawt为t时刻试样的吸水量。对两式进行求解可得:

  去某疏浚淤泥堆场取样,测得土体含水率为30%,比重为2.31。用68.1mm(直径)*40mm(高)的换刀挖取回的土样,并在烘箱中以105℃烘干12h做为崩解试样(认为含水率为零)。烘干后的试样高37mm、直径58mm,质量179.11g。计算出初始体积为97.757cm

  ,初始密度为1.832g/cm2。按图示安装设备,在外缸中注蒸馏水并淹没内缸,调节位置使得外缸液面与网板间的距离为4.5cm,并高于内缸顶面1cm。同时,保证吊绳线在吊绳架与被吊物直间不与外物接触。调节好后将天平清零,迅速将试样放在网板中央,开动秒表,并立即测记开始时天平的读数。在实验开始后1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min……测记上下天平的读数,试样在21min时基本崩解完全,测记的读数如下表所示。

  根据公式计算在每个时刻崩解土质量和吸水量,并绘制其与时间的关系曲线所示。

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