(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210877390.5 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 太原理工大 学 地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79 号 (72)发明人 龙建辉　易志强　靳玉琪　曹晨阳　 董睿　刘进　李旭鹏　张凯欣　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 孙玲 (51)Int.Cl. G01N 3/12(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/06(2006.01) (54)发明名称 一种黏性滑带土膨胀力测试装置及测试方 法 (57)摘要 本发明公开一种黏性滑带土膨胀力测试装 置及测试方法， 包括仪器测试台座、 体积调节及 膨胀装置、 膨胀测试圆筒、 传感设备组件、 数据采 集系统和注液装置， 仪器测试台座提供测试环境 条件， 膨胀测试圆筒安装在仪器测试台座的实验 台上， 由上蜂窝垫板配合升降杆可以实现制样目 标， 注液装置从膨胀测试圆筒底部进液口注入水 流后， 传感设备组件监测到的轴向膨胀力、 环向 膨胀力及温度并由数据采集系统实时记录和储 存。 本发明可以实现不同物理属性状态条件及环 境状态条件 下黏性滑带土的膨胀力测试， 包括轴 向膨胀力及 环向膨胀力， 试验数据由数据采集系 统记录并储存， 测试精度更高， 测试条件 更简便， 测试属性对象更多。 权利要求书3页 说明书10页 附图9页 CN 115235904 A 2022.10.25 CN 115235904 A 1.一种黏 性滑带土膨胀力测试装置， 其特 征在于， 包括： 测试台座， 所述测试台座上设置有膨胀测试圆筒， 所述膨胀测试圆筒的底部设置进液 口， 顶部设置出 液口； 体积调节及膨胀装置， 所述体积调节及膨胀装置包括驱动机构、 上活塞组件和下活塞 组件， 所述上活塞组件包括上蜂窝垫板和上活塞杆， 所述上蜂窝垫板设置于所述膨胀测试 圆筒的筒腔上部， 所述上活塞杆连接于所述上蜂窝垫板的上表面； 所述下活塞组件包括下 蜂窝垫板和下活塞杆， 所述下蜂窝垫板设置于所述膨胀测试圆筒的筒腔下部， 所述下活塞 杆连接于所述下蜂窝垫板的下表面， 所述上蜂窝垫板、 所述下蜂窝垫板以及所述膨胀测试 圆筒的筒壁之 间形成用于容纳测试土样的试样空间， 所述上活塞杆和所述下活塞杆中的至 少一者与所述驱动机构连接， 所述驱动机构能够使所述上蜂窝垫板和所述下蜂窝垫板相互 靠近或相互远离， 以调节所述试样空间的体积； 所述测试土样与所述上蜂窝垫板之间以及 所述测试土样与所述下蜂窝垫板之 间均设置有透水石板， 以在测试过程中将所述测试土样 拦截在所述试样空间内； 注液装置， 所述注液装置与所述进液口相连， 用于向所述膨胀测试圆筒内注入测试液 体， 且所述测试 液体温度和注入流速可调； 传感设备组件， 所述传感设备组件包括轴向膨胀力检测装置、 环向膨胀力检测装置和 温度检测装置， 所述环向膨胀力检测装置和所述温度检测装置设置于所述膨胀测试圆筒 上； 所述轴向膨胀力检测装置能够检测所述上活塞组件和所述下活塞组件所受膨胀力； 数据采集系统， 所述数据采集系统与所述注液装置、 所述驱动机构、 所述轴向膨胀力检 测装置、 所述环向膨胀力检测装置和所述温度检测装置通讯连接 。 2.根据权利要求1所述的黏性滑带土膨胀力测试装置， 其特征在于， 所述测试台座包 括： 承重台； 实验台， 所述实验台设置 于所述承重台的上表面； 调平支架杆， 所述调平支架杆设置于所述实验台的上表面， 且所述调平支架杆均匀设 置有多根， 所有所述调平支架杆 的底端均与所述实验台螺纹连接， 所述膨胀测试圆筒设置 于所述调平 支架杆的上 方， 并与所有所述调平 支架杆的顶端相连。 3.根据权利要求2所述的黏性滑带土膨胀力测试装置， 其特征在于， 所述下活塞杆贯穿 所述膨胀测试圆筒的筒底设置， 且所述下活塞杆与所述膨胀测试圆筒之间通过泛塞封密 封， 所述泛塞封通过固定帽固定于所述膨胀测试圆筒的筒底； 其中， 所述下活塞杆的底端通 过所述轴向膨胀力检测装置与所述实验台相连， 所述下活塞杆的顶端与所述下蜂窝垫板相 连； 所述上活塞杆的顶端通过 所述轴向膨胀力检测装置与所述驱动机构相连。 4.根据权利要求3所述的黏性滑带土膨胀力测试装置， 其特征在于， 还包括顶板， 所述 顶板通过支架杆支设于所述实验台上， 且所述顶板位于所述膨胀测试圆筒的上方； 所述驱 动机构包括： 空心直筒， 所述空心直筒设置 于所述顶板的上表面； 升降杆， 所述升降杆滑动套设于所述空心直筒内， 且所述升降杆的底端贯穿所述顶板 设置， 所述升降杆的顶端用于连接 升降动力源；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115235904 A 2安装圆盘， 所述安装圆盘的上表面与所述升降杆的底端可拆卸连接， 所述上活塞杆的 顶端连接有托盘， 所述安装圆盘的下表面与所述托盘可拆卸 连接； 所述安装圆盘上设置所 述轴向膨胀力检测装置， 能够检测所述上活塞组件所受膨胀力； 升降杆固定螺栓， 所述升降杆固定螺栓贯穿所述空心直筒的侧壁设置， 且所述升降杆 固定螺栓与所述空心 直筒的侧壁螺纹连接， 所述升降杆固定螺栓的尾部能够伸入所述空心 直筒内， 并将所述升降杆顶紧。 5.根据权利要求1～4任意一项所述的黏性滑带土膨胀力测试装置， 其特征在于， 所述 膨胀测试圆筒的侧壁开设有沿其轴向延伸的狭缝视口， 所述狭缝视口与所述膨胀测试圆筒 的筒腔连通； 所述狭缝视口内密封设置一透视玻璃板， 用以观测所述膨胀测试圆筒内液位 的变化； 所述狭缝视口 的外侧还设置有液位刻度。 6.根据权利要求5所述的黏性滑带土膨胀力测试装置， 其特征在于， 所述传感设备组件 还包括图像采集装置、 千分表和水平仪， 所述图像采集装置、 所述千分表和所述水平仪均与 所述数据采集系统通讯连接， 其中， 所述图像采集装置用于实时通过所述狭缝视口记录液 位上升高度， 所述千分表设置于所述支架杆上， 所述安装圆盘和所述膨胀测试圆筒的顶部 均设置有所述水平仪 。 7.根据权利要求5所述的黏性滑带土膨胀力测试装置， 其特征在于， 所述膨胀测试圆筒 的与所述狭缝视口相对的一侧侧壁上开设有若干安装孔， 所有所述安装孔沿所述膨胀测试 圆筒的轴向分布； 任意一所述安装孔均与所述膨胀测试圆筒的筒腔连通， 部分所述安装孔 的内端安装所述环向膨胀力检测装置， 剩余所述安装孔的内端安装所述温度检测装置； 任 意一所述安装孔的外端均螺纹连接有空心螺丝， 以封堵所述安装孔； 其中， 所述空心螺丝由 两个半空心螺丝对接而成， 所述空心螺丝的内腔中嵌放所述环向膨胀力检测装置或所述温 度检测装置的数据线。 8.根据权利要求1～4任意一项所述的黏性滑带土膨胀力测试装置， 其特征在于， 所述 上蜂窝垫板和所述下蜂窝垫板的外周均开设有凹槽， 所述凹槽内嵌置有若干钢 珠， 所述上 蜂窝垫板和所述下蜂窝垫 板的外周通过 所述钢珠与所述 膨胀测试圆筒的内筒壁滑动配合。 9.一种采用权利要求4所述的黏性滑带土膨胀力测试装置进行的黏性滑带土膨胀力测 试方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1、 在所述上蜂窝垫板上铺 设所述透水石板， 将目标干密度质量的测试土样放入所 述膨胀测试圆筒内， 拆除所述安装圆盘， 驱动所述升降杆下降以压实所述测试土样， 形成块 状测试土样； 步骤2、 在所述块状测试土样上方依次放置所述透水石板和连接有所述上活塞杆和所 述托盘的所述上蜂窝垫板， 安装所述安装圆盘并驱动所述升降杆下降直至所述安装圆盘与 所述托盘相接， 固定所述升降杆的位置； 步骤3、 将所述轴向膨胀力检测装置、 所述环向膨胀力 检测装置和所述温度检测装置清 零； 步骤4、 向所述 膨胀测试圆筒内注入测试 液体， 开始黏 性滑带土膨胀力测试实验； 步骤5、 通过 所述数据采集系统收集并保存所述传感设备组件的数据； 步骤6、 松开所述升降杆， 使所述块状测试土样产生的轴向膨胀力驱动所述上蜂窝垫板 向上运动， 同时通过所述传感设备组件实时记录所述块状测试土样吸液后的轴向膨胀力、权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115235904 A 3