專利名稱：一種開放凍脹實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的機(jī)械式自動(dòng)補(bǔ)水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開放凍脹實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的機(jī)械式自動(dòng)補(bǔ)水裝置，屬于在室內(nèi)進(jìn)行的模擬地基填土開放式凍脹試驗(yàn)所需要的試驗(yàn)器材。
背景技術(shù)：
開放式凍脹試驗(yàn)?zāi)M現(xiàn)場地基土的凍結(jié)方式，頂端為冷端，底端為有水源補(bǔ)給的暖端，并且水源的水位要和試樣底面保持平齊。試驗(yàn)過程中，試樣自上而下發(fā)生凍結(jié)，水分則在溫度和水勢(shì)等的作用下向冷端遷移。有人根據(jù)馬略特瓶的工作原理，設(shè)計(jì)了馬略特補(bǔ)水裝置。一旦試樣底端的液面高度下降，馬略特瓶中的水則自動(dòng)補(bǔ)給，使得試驗(yàn)釜內(nèi)的試樣底端液面和空心玻璃管內(nèi)的液面始終保持一致。但是玻璃管內(nèi)的水位取決于大氣壓和馬略特瓶中的空氣壓力是否穩(wěn)定， 假定外界大氣壓為Po，馬略特瓶中的液面與管中液面高差為H，馬略特瓶中的空氣壓力為 P1，則高差H= (P0- P1)/ (P *g), P *為水的密度，g為試驗(yàn)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。外界大氣壓Ptl隨著天氣和季節(jié)的變化而變化，馬略特瓶中的空氣壓力為P1則隨著室溫的變化而改變，因此高差H也將發(fā)生變化。同時(shí)玻璃管內(nèi)的液面將發(fā)生變化，試驗(yàn)釜內(nèi)的試樣底端液面高度也將改變。凍脹試驗(yàn)所需要的補(bǔ)水量盡管總量比較小，水位變化一般也都在毫米量級(jí)， 但即便是下降1_的水位也可能會(huì)阻斷凍脹試樣的補(bǔ)水通道，從而導(dǎo)致試驗(yàn)的失敗。大氣壓變化而導(dǎo)致的水位變化勢(shì)必增加了試驗(yàn)中的控制難度，甚至可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的試驗(yàn)結(jié)果。 對(duì)于開放式凍脹試驗(yàn)而言，要確保開放式凍脹試驗(yàn)的成功，目前急需要一套能夠穩(wěn)定、可靠補(bǔ)水的試驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上問題，本發(fā)明提供一種新的裝置，能夠解決水頭不穩(wěn)、受氣溫和外部環(huán)境氣壓影響大的缺點(diǎn)。同時(shí)，該裝置無需外部的能源消耗，可以長期、穩(wěn)定、可靠的為開放式凍脹試驗(yàn)提供恒壓水源。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種開放凍脹實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的機(jī)械式自動(dòng)補(bǔ)水裝置，包括凍脹試驗(yàn)釜、水桶和連通管，上端開口的凍脹試驗(yàn)釜內(nèi)裝滿試驗(yàn)，底部放置透水石，連通管一端連通凍脹試驗(yàn)釜的底部，另一端連通水桶的底部，其特征在于，所述水桶內(nèi)腔為圓柱形，圓柱形內(nèi)腔的中心線豎直向下，水桶內(nèi)徑滿足公式
權(quán)利要求
1.一種開放凍脹實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的機(jī)械式自動(dòng)補(bǔ)水裝置，包括凍脹試驗(yàn)釜、 水桶和連通管，上端開口的凍脹試驗(yàn)釜內(nèi)裝滿試樣，試樣底部放置透水石， 連通管一端連通凍脹試驗(yàn)釜的底部，另一端連通水桶的底部，其特征在于， 所述水桶內(nèi)腔為圓柱形，圓柱形內(nèi)腔的中心線豎直向下，水桶內(nèi)徑滿足公式J~4K~d = [I-T式中d為水桶內(nèi)徑，k為水桶上所連接彈簧的系數(shù)，P #為水桶內(nèi)水的密度,
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種開放凍脹實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的機(jī)械式自動(dòng)補(bǔ)水裝置，其特征在于，所述彈簧經(jīng)過老化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種開放凍脹實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的機(jī)械式自動(dòng)補(bǔ)水裝置，其特征在于，所述重力加速度g值如果以m/s2為單位，所測(cè)值應(yīng)當(dāng)滿足小數(shù)點(diǎn)后至少四位的精度要求。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開放凍脹實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的機(jī)械式自動(dòng)補(bǔ)水裝置，屬于在室內(nèi)進(jìn)行的一種模擬地基填土開放式凍脹試驗(yàn)所需要的試驗(yàn)器材。包括凍脹試驗(yàn)釜、水桶和連通管，上端開口的凍脹試驗(yàn)釜內(nèi)裝滿試樣，試樣底部放置透水石，連通管一端連通凍脹試驗(yàn)釜的底部，另一端連通水桶的底部，水桶內(nèi)腔為圓柱形，圓柱形內(nèi)腔的中心線豎直向下，水桶內(nèi)徑滿足公式，式中d為水桶內(nèi)徑，k為水桶上所連接彈簧的系數(shù)，ρ水為水桶內(nèi)水的密度，g為試驗(yàn)所在地的重力加速度，水桶正上方連接有彈簧，彈簧的頂端固定，水桶內(nèi)腔中心線穿過彈簧中心。本發(fā)明涉及的這種自動(dòng)補(bǔ)水裝置，可以不受大氣壓和外環(huán)境溫度的影響，長期、穩(wěn)定、可靠的為開放式凍脹試驗(yàn)提供恒壓水源。
文檔編號(hào)G01N33/24GK102590477SQ20121003826
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者張坤, 王英梅, 竇順, 趙紅亮, 陳繼 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所