一种无粘性土的休止角测定装置
技术领域
本实用新型属于土工试验技术领域，具体涉及一种无粘性土的休止角测定装置。
背景技术
休止角是固体颗粒物在松散堆积状态时，自然坡面与水平面形成的最大倾角，该值反映了固体颗粒物之间的摩擦性质，对于无粘性土而言，休止角接近其内摩擦角。在工程实践中，当不方便进行室内土工试验时，常通过测定松散土样的休止角大致确定其内摩擦角。目前无粘性土的休止角测定方法包括风干状态测定法以及水下测定法，传统的测定设备较为简陋，在试验操作过程中需人工提升测量圆盘，操作不便，常出现翻扣的情况；且当进行水下测定时，常采用先在水下放入测量圆盘，再将土样从水面倒入圆盘，之后再提升圆盘的方式，分散加样的方式会造成土样中的微小颗粒在浮力及水动力的作用下长时间漂浮在水中，改变了土样的颗粒级配，从而影响试验结果的准确性。
实用新型内容
针对现有技术中无粘性土休止角测定时操作复杂、误差大等问题，本实用新型旨在提供一种无粘性土的休止角测定装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种无粘性土的休止角测定装置，包括水箱、反力架，所述水箱设置在所述反力架上方，所述水箱的底板上具有圆环形凹槽；所述水箱的底板上位于所述凹槽中心开设有竖直的通孔，所述通孔内嵌套有密封环；举升机构，所述举升机构设置在所述反力架上；所述举升机构的推动方向垂直于所述水箱的底板；载物盘，所述载物盘为圆盘，所述载物盘的顶部中心竖直设置有刻度杆；连接杆，所述连接杆竖直设置在所述举升机构的输出端上；所述连接杆部分穿过所述通孔且端头与所述载物盘固接；渗水隔板，所述渗水隔板设置在所述水箱内，所述渗水隔板为圆台筒体，所述渗水隔板的底部边沿设置有密封条，所述渗水隔板的底端嵌入到所述凹槽内；所述渗水隔板上分布有透水孔；所述反力架的底部设置有调平机构，所述水箱上设置有气泡水平仪。
进一步地，所述水箱为无盖箱体结构，所述水箱的上、下端面为正方形；所述通孔(10) 位于所述水箱底板的几何中心。
进一步地，所述载物盘的直径为10cm-20cm之间；根据无粘性土颗粒级配确定圆盘尺寸，10cm载物盘适用于粒径小于2mm的无粘性土，对于粒径在2mm～5mm的无粘性土可选用20mm直径的载物盘。所述渗水隔板下端开口的直径为载物盘的直径的2倍，在水下测定时，保证载物盘上的无粘性土有足够的溢散空间。上端开口直径为载物盘的直径1.5倍。
进一步地，若干个所述透水孔水平环绕所述渗水隔板均匀分布在所述渗水隔板上，所述透水孔设置在所述渗水隔板二分之一高度处。当水面上升到一定高度时，渗水隔板内才开始有水慢慢渗入其中，避免了水流对土样的冲击引起的粒径级配的改变，使得试验结果更加准确。
进一步地，所述载物盘底部中心开设有螺孔，所述连接杆顶端头为螺纹状，所述连接杆与所述载物盘螺纹连接；所述举升机构为电动推杆或滚珠丝杠副。举升机构优选用电动推杆、滚珠丝杠副或其他电动举升装置，采用电动举升装置传动平稳，载物盘上升过程中不会由于速度不均匀产生震荡，影响测试精度。
进一步地，所述调平机构为分布在所述反力架底部、与所述反力架螺纹连接的螺栓。通过调节反力架底部四角的四个螺栓调平水箱，观测水箱底部的气泡水平仪检测是否调平；提高试验数据准确度。
进一步地，所述水箱的底板四个角处具有盲孔，所述反力架的支撑杆插入到所述盲孔内且通过粘接剂粘结加固。
进一步地，所述渗水隔板连接有拉环；方便提起渗水隔板。
进一步地，所述透水孔的孔径为1mm，间距为5mm。
进一步地，所述水箱、渗水隔板为无色透明无机玻璃材质，所述反力架和载物盘为不锈钢材质。
与现有技术相比，本实用新型的优势在于：
本实用新型提供的一种无粘性土的休止角测定装置，采用了电动举升机构的顶升方式将圆盘升起，避免了传统方式中人工提升的不稳定性以及空气流动等造成的土样散落。在进行水下休止角测定时，本实用新型中渗水隔板的设置实现了先在载物盘上堆积干燥土样，然后在水箱中注水，当水面上升到一定高度时，渗水隔板开始有水慢慢渗入其中，避免了水流对土样的冲击引起的粒径级配的改变，使得试验结果更加准确。本实用新型结构简单、便于操作、准确度高，可实现无粘性土休止角的有效测定。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为渗水隔板的结构示意图。
图中：1-反力架；2-水箱；3-渗水隔板；4-透水孔；5-拉环；6-刻度杆；7-土样；8-凹槽； 9-载物盘；10-通孔；11-气泡水平仪；12-连接杆；13-螺栓；14-举升机构。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
本实用新型提供一种技术方案：如图1所示，一种无粘性土的休止角测定装置，包括反力架1，反力架1为不锈钢材质。所述反力架1包括矩形支撑板，竖直设置在支撑板4角的支撑杆，支撑板的四角还螺纹连接有螺栓13。通过调节螺栓调平反力架1。
水箱2，水箱2为无色透明无机玻璃板制成的长方体箱体，无顶面，底面为正方形。水箱2底板的几何中心竖直开有通孔10。水箱2的底板上具有与通孔10同心的圆环凹槽8。水箱2设置在反力架1顶端，水箱2的底板四个角处具有盲孔，所述反力架1的支撑杆插入到所述盲孔内且通过粘接剂(丙烯酸树脂)粘结加固。所述水箱2的底板上镶嵌有气泡水准仪11，气泡水准仪11的顶面与水箱2的底板面平齐，气泡水准仪11配合调平螺栓调平本测定装置。
如图2所示，渗水隔板3，渗水隔板3为无色透明无机玻璃板制成的圆台筒体，所述渗水隔板3顶部连接有拉环5，渗水隔板3上分布有多个透水孔4。若干个所述透水孔4水平环绕所述渗水隔板3均匀分布在所述渗水隔板3上，所述透水孔4设置在所述渗水隔板3 二分之一高度处。所述透水孔4的孔径为1mm，间距为5mm。所述渗水隔板3的底部边沿设置有密封条，所述渗水隔板3的底端嵌入到所述凹槽8内；密封条起到隔水作用。
举升机构14，举升机构14设置在反力架1的底板上，所述举升机构14包括铰接的菱形结构和与菱形结构的左右两端铰接点螺纹连接的螺杆(与汽车手摇式千斤顶的结构相同)，螺杆的一端与驱动电机连接，驱动电机外接5V/1A电源供电。所述举升机构14的顶端竖直设置有连接杆12。连接杆12部分穿过通孔10与载物盘9连接，连接杆12与通孔10之间设置有密封环，防止水箱2内的水泄露。
载物盘9，所述载物盘9为圆盘，所述载物盘9的顶部中心竖直设置有刻度杆6，所述载物盘9底部中心开设有螺孔，所述连接杆12顶端头为螺纹状，所述连接杆12与所述载物盘9螺纹连接。所述载物盘9的直径为10cm-20cm之间；根据无粘性土颗粒级配确定圆盘尺寸，10cm载物盘9适用于粒径小于2mm的无粘性土，对于粒径在2mm～5mm的无粘性土可选用20mm直径的载物盘9。
采用本实用新型的测定装置的实验过程为：
风干法测定时：
1、检查连接杆12与载物盘9、举升机构14是否竖直且有效连接，通过水箱2底板上的气泡水平仪11及所述反力架1底部的螺栓15调平装置，保证装置水平。
2、取代表性的风干土样7，用小勺沿载物盘9四周倾倒土样，直到载物盘9外缘完全堆满为止；
3、启动举升机构14使载物盘9平稳升起，直至载物盘9完全离开水箱2底板的土样为止，记录此时载物盘9上的土样7的锥顶与刻度杆6接触点的读数；
4、降下载物盘9，清理土样7。
水下测定时：
1、查连接杆12与载物盘9、举升机构14是否竖直且有效连接，检查连接杆12与所述水箱2底板的通孔10的有效密封性，通过水箱2底板上的气泡水平仪11及所述反力架1 底部的螺栓15调平装置，保证装置水平。
2、将渗水隔板3嵌于所述水箱2底板上的凹槽8内，取代表性的风干土样7，用小勺沿载物盘9四周倾倒试样，直到圆盘9外缘完全堆满为止；
3、向水箱2中注水至接近所述渗水隔板3顶端，静置一段时间，水渗入土样，当土样完全浸湿后，缓缓提拉渗水隔板3顶部的提环5，将所述渗水隔板3取出；
4、启动举升机构14使载物盘9平稳升起，直至载物盘9上的土样7的顶端到达水面为止，记录此时土样7锥顶与刻度杆6接触点的读数；
5、降下载物盘9，清理土样及7水箱2。
以上所述为本实用新型的一个实施例，其用途不限于本实用新型，对于本领域技术人员在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下,对本技术进行的修改替换均应包含在本实用新型的保护范围内。
