一種測定粘土粘附性的裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種測定粘土粘附性的裝置，試驗臺上安裝有杠桿加載裝置，所述杠桿加載裝置包括平衡支架和杠桿架，所述平衡支架通過第一銷軸與所述杠桿架連接，所述杠桿架一端設有加載槽，另一端通過第二銷軸與設置在試驗底座底部的連接板相連，所述試驗底座上部設有試樣腔，所述試樣腔上設有排水孔和位移計，內壁標有刻度，所述試樣腔上部設有與其相配合的壓板，所述壓板與位于其上部的伺服電機的主軸相連接，所述主軸上設有扭矩傳感器，所述伺服電機通過電機后座與固定在試驗臺上的電機支架連接，所述的伺服電機與控制器通信連接。該裝置可以測定在不同的壓力、剪切速度和固結度條件下粘土的粘附性。

Device for measuring adhesion of clay

The utility model discloses a device for measuring the adhesion of clay, test bench is provided with a lever loading device, the loading device comprises a bracket and a lever balance lever bracket, wherein the balance bracket is connected by a first pin and the lever, the lever frame is arranged at one end of the loading slot, the other end of the second the pin shaft and is arranged in the test base at the bottom of the connecting plate is connected to the upper part of the base is provided with a test sample cavity, the sample chamber is provided with a drainage hole and the inner wall displacement meter, with the scale, the upper part of the sample chamber is provided with a pressure plate matched with the spindle, the pressure plate and positioned on the upper part of the servo motor is connected and the main shaft is provided with a torque sensor, the servo motor through the motor seat is connected with the motor bracket is fixed on the test bench, the servo motor and the controller communication connection. The device can be used to measure the adhesion of clay under different pressure, shear rate and degree of consolidation.

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種粘附性測量裝置，尤其涉及一種測定粘土粘附性的裝置。
技術介紹
土壤的粘附現象廣泛存在生活中，是困擾許多行業的難題。農業生產中，土壤粘附在耕犁上導致牽引阻力增加；自卸車裝載粘土時，大量的土壤粘附在車廂內，造成運土量的減少，增加能源消耗；挖掘機、裝載機等機械上粘附粘土后，推土阻力增大，機械裝土量減小，工作效率大大降低；土壓平衡盾構在粘土地層中施工時，粘土粘附在刀盤和刀具上，造成刀盤轉動扭矩增大，排土不暢，掌子面易失穩等問題，掘進效率大大降低。先前許多學者對粘土的粘附性做了研究。FOUNTIANF(1953)研究了干土和濕土的粘附性，從細觀角度解釋了兩種情況下的粘附機理。錢定華(傳統犁壁材料——白口鐵對重粘土粘附特性的研究[J].農業機械學報，1965，02：145-150.)運用表面能量的方法，提出了粘土對金屬的粘附模型。李建橋等(鋼的顯微組織對其土壤粘附特性影響的研究[J].農業工程學報，1993，03：14-21.)研究了鋼材的顯微組織對于粘附性的影響。盧韶芳等(土壤-金屬界面水膜粘附規律的試驗研究[J].農業機械學報，1999，30(2)：1-6.)測定了土壤-金屬界面水膜對粘附性的影響。Peila等(Laboratorytestsonsoilconditioningofclayeysoil[J].ActaGeotechnica，2015：1-14.)運用實驗裝置測定了靜態大氣壓條件下土-金屬板間的粘附性。Zumsteg(Tunnelling&UndergroundSpaceTechnology，2012，31(5)：86-96.)將薄金屬板埋置在粘土中，在土樣上部施加不同壓力，運用電機帶動金屬板轉動并實時記錄轉動扭矩，測定了不同壓力、剪切條件下，土-金屬板間的粘附強度，但沒有考慮排水固結條件，且不能考慮粘土在金屬板上的粘附量。粘土粘附在金屬板上的過程，即為粘土不斷被壓縮固結過程，二者緊密相關，因此排水條件是影響粘土粘附性的一個重要因素。粘土粘附金屬板是一個不斷積累，隨著時間的增加其粘附量也逐漸增大，因此粘土的粘附量也是一個評價粘土粘附性的重要指標。而在盾構施工中，刀盤刀具不停轉動，粘土的粘附性和剪切速度密切相關。因此，研究壓力、剪切速度、固結度與粘土粘附性的關系十分必要。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題就是提供一種能夠測定在不同壓力、剪切速度和固結度條件下粘土粘附性的測定粘土粘附性的裝置。為了解決上述技術問題，本技術所提供的測定粘土粘附性的裝置，試驗臺上安裝有杠桿加載裝置，所述杠桿加載裝置包括平衡支架和杠桿架，所述平衡支架通過第一銷軸與所述杠桿架連接，所述杠桿架一端設有加載槽，另一端通過第二銷軸與設置在試驗底座底部的連接板相連，所述試驗底座上部設有試樣腔，所述試樣腔上設有排水孔和位移計，內壁標有刻度，所述試樣腔上部設有與其相配合的壓板，所述壓板與位于其上部的伺服電機的主軸相連接，所述主軸上設有扭矩傳感器，所述伺服電機通過電機后座與固定在試驗臺上的電機支架連接，所述的伺服電機與控制器通信連接。為了控制排水條件，所述排水孔上設有排水孔開關。所述杠桿加載裝置上設有檢驗杠桿架平衡的平衡檢測裝置。所述平衡檢測裝置為固定在平衡支架上的平衡刻度盤和與平衡刻度盤相配合的固定在桿架上的平衡指針。為防止土樣從排水孔伴隨水流出，試樣腔內壁貼有濾紙。本技術提供的測定粘土粘附性的裝置，結構簡單，操作方便，能夠測量在不同壓力、剪切速度和固結度條件下粘土的粘附性，考慮了排水條件對粘土的粘附性的影響，該裝置的底座上面設有試樣腔，試樣腔橫截面為圓形，試樣腔外部設有位移計支架，位移計支架上可固定位移計，測定粘土的固結沉降量。為了控制排水條件，該試樣腔的周圍布設排水孔，試驗腔內壁鋪設濾紙，防止土樣從排水孔伴隨水流出。每個排水孔安裝一個閥門，控制排水條件。底座下部連接杠桿的一端，通過另一端懸掛不同重量的砝碼，控制作用于試樣腔中土樣上部的壓力。土樣上部有壓板對土樣施加壓力，壓板上部與伺服式電機連接，且壓板可拆卸更換。電機能夠以不同的恒速轉動，電機上裝有扭矩傳感器，能夠實時測定電機的扭矩值。本技術提供的測定粘土粘附性裝置的使用方法，當測定排水固結后粘土的粘附性時，主要步驟如下：試樣腔內壁貼上濾紙，稱量一定質量的粘土，在試樣腔內分層振搗密實，最后抹平土面，記錄土樣高度。將裝土的試樣腔放至底座上，向加載槽內加入干砂，調節杠桿平衡。將壓板與電機旋轉軸連接，使壓板與試樣腔中的土樣接觸，對土樣施加1kPa的預壓力使土樣與壓板接觸，調節位移計使位移計豎桿底端恰好接觸壓板，調節位移計的讀數為0。向加載槽中放入合適的砝碼，打開排水孔，使土樣排水固結，當每小時的沉降量小于0.01mm時，認為固結完成，卸載并清除試樣腔內粘土。稱量壓板的質量，予以記錄。重復上述裝土樣操作，稱取與上述操作等量的粘土，將土樣振搗至與上述步驟同樣的高度。將盛有土樣的試樣腔放入底座，調節杠桿平衡，安裝壓板，預壓，固定位移計，將位移計讀數調零，對試樣加壓，觀測位移計的讀數。當位移計的讀數達到實驗要求的固結度沉降量時，設定電機轉速，啟動電機，使電機轉動，實時記錄電機轉動的扭矩，轉動一段時間后，關閉電機開關，拆下壓板，稱量壓板與粘結在其上的黏土的總質量，此總質量減去壓板的質量，即為粘結在壓板上的粘土質量。通過測得的扭矩值M和壓板上粘土的粘附質量m，便可換算為土-鋼板間的粘附強度α和壓板單位面積上的粘土質量k，依此參數評價在不同壓力、剪切速度、固結度條件下粘土的粘附性。當測定不排水條件下粘土的粘附性時，只需在實驗過程中關閉排水孔開關即可；當需要測定排水固結后不排水剪切條件下粘土的粘附性時，只需在土樣固結完成后關閉排水孔開關即可。附圖說明圖1為本技術的測定粘土粘附性裝置的主視圖。圖2為本技術的測定粘土粘附性裝置的俯視圖。圖3為本技術的測定粘土粘附性裝置的左視圖。圖中：1-電機支架，2-電機后座，3-伺服電機，4-主軸，5-壓板，6-排水孔，7-試樣腔，8-試驗底座，9-連接板，10-第二銷軸，11-試驗臺12-平衡刻度盤，13-平衡指針，14-平衡支架，15-杠桿架，16-加載槽，17-排水孔開關，18-扭矩傳感器，19-控制器，20-位移計，21-位移計支架。具體實施方式下面結合附圖，詳細介紹本技術提供的測定粘土粘附性的裝置及其使用方法。參見圖1、圖2和圖3，本技術所提供的測定粘土粘附性的裝置，試驗臺11上安裝有杠桿加載裝置，所述杠桿加載裝置包括平衡支架14和杠桿架15，所述平衡支架14通過第一銷軸與所述杠桿架15連接，所述杠桿架15一端設有加載槽16，所述加載槽16能夠盛放用于初始平衡的干砂和加壓的砝碼，另一端通過第二銷軸10與設置在試驗底座8底部的連接板9相連，所述試驗底座8上部設有試樣腔7，所述試樣腔7上設有排水孔6和位移計20，內壁標有刻度，為了控制排水條件，所述排水孔6上設有排水孔開關，為防止土樣從排水孔6伴隨水流出，試樣腔7內壁貼有濾紙，所述試樣腔7上部設有與其相配合的壓板5，所述壓板5與位于其上部的伺服電機3的主軸4相連接，所述主軸4上設有扭矩傳感器18，能夠實時測定旋轉扭矩，所述伺服電機3通過本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種測定粘土粘附性的裝置，其特征在于：試驗臺(11)上安裝有杠桿加載裝置，所述的杠桿加載裝置包括平衡支架(14)和杠桿架(15)，所述的平衡支架(14)通過第一銷軸與所述杠桿架(15)連接，所述的杠桿架(15)一端設有加載槽(16)，另一端通過第二銷軸(10)與設置在試驗底座(8)底部的連接板(9)相連，所述的試驗底座(8)上部設有試樣腔(7)，所述的試樣腔(7)上設有排水孔(6)和位移計(20)，內壁標有刻度，所述的試樣腔(7)上部設有與其相配合的壓板(5)，所述的壓板(5)與位于其上部的伺服電機(3)的主軸(4)相連接，所述的主軸(4)上設有扭矩傳感器(18)，所述伺服電機(3)通過電機后座(2)與固定在試驗臺(11)上的電機支架(1)連接，所述的伺服電機(3)與控制器(19)通信連接。

【技術特征摘要】
1.一種測定粘土粘附性的裝置，其特征在于：試驗臺(11)上安裝有杠桿加載裝置，所述的杠桿加載裝置包括平衡支架(14)和杠桿架(15)，所述的平衡支架(14)通過第一銷軸與所述杠桿架(15)連接，所述的杠桿架(15)一端設有加載槽(16)，另一端通過第二銷軸(10)與設置在試驗底座(8)底部的連接板(9)相連，所述的試驗底座(8)上部設有試樣腔(7)，所述的試樣腔(7)上設有排水孔(6)和位移計(20)，內壁標有刻度，所述的試樣腔(7)上部設有與其相配合的壓板(5)，所述的壓板(5)與位于其上部的伺服電機(3)的主軸(4)相連接，所述的主軸(4)上設有扭矩傳感器(18)，所述伺服電機(3)通過電機后座(2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉朋飛，王樹英，陽軍生，瞿同明，胡欽鑫，傅金陽，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：新型
國別省市：湖南;43