路基土基质吸力测试装置

1.本实用新型涉及土壤测试领域，具体为路基土基质吸力测试装置。


背景技术：

2.基质吸力是土中固、液、气三种介质表面产生的相互作用力，基质吸力会对路基土的力学性能产生显著的影响。现实中路基土的基质吸力受到外界环境影响而时刻变化，这对评价路基结构的安全性能不利，因此测试路基土基质吸力的技术至关重要。
3.现有技术当中通过在专业检测探头中注水，基质吸力大时，将水分从探头中吸入土中，反之，则土中的水分被吸入探头中，以此对基质吸力进行检测，如本发明人团队较早前申请的中国专利：公开号为cn115711983a的一种路基土基质吸力的室内快速自动测试装置及方法。
4.上述对比技术中，探头与密封的储水管相通，当储水管内部的水量发生变化时，将会引起气压的变化，进而通过气压变化来检测基质吸力，但是气压易受到温度的影响，导致检测的准确性降低。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了路基土基质吸力测试装置，可以有效解决气压极易受到温度的影响，导致基质吸力检测的准确性降低的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：路基土基质吸力测试装置，包括储水管，测试所用的水储存在储水管内部，所述储水管一侧设有探头，测试时将探头埋设在土中，所述探头外端固定设有两个连接软管，连接软管一端与储水管相连接，以此将探头与储水管内部连接在一起，所述储水管内部设有压力传感器和调节组件，通过压力传感器测试储水管内部的水压；
7.所述调节组件包括设在储水管内部的充气管，所述充气管外端固定设有具有弹性的气囊，气囊能够在充气后膨胀，所述充气管外端开设有多个导气孔，导气孔位于气囊内部，通过导气孔能够将空气注入气囊中；
8.所述储水管底端安装有下端盖，所述压力传感器固定设在下端盖顶端，压力传感器的位置固定不动，始终位于储水管内部最底端。
9.进一步地，所述储水管顶端安装有上端盖，所述充气管顶端延伸至上端盖顶端并与上端盖固定连接，所述充气管上固定设有阀门，以此向充气管中充气，所述上端盖上开设有透气孔，透气孔连通储水管内外，使得储水管内外气压相等。
10.进一步地，所述探头两端均固定设有密封盖，通过密封盖将探头两端密封；
11.所述探头包括内透水石层，所述内透水石层外端固定设有亲水膜，所述亲水膜外端固定设有外透水石层，水能够透过探头进出流动。
12.进一步地，所述储水管外端固定设有注水软管，所述注水软管上固定设有阀门，所述注水软管一端固定设有加水斗，通过加水斗和注水软管将水加入储水管中，水从底部进
入，能够减小倒水过程中产生的气泡。
13.与现有技术相比，本实用新型提供了路基土基质吸力测试装置，具备以下有益效果：
14.通过调节组件压缩储水管内部能够容纳水的空间，从而使得水量变化时的水深变化幅度更大，水压变化幅度也更大，进而利用探头和基质吸力，使得储水管内部的水量变化，并引起深度和水压变化，通过水压的变化检测出土的基质吸力，准确性高。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型路基土基质吸力测试装置的立体图。
17.图2为本实用新型路基土基质吸力测试装置的探头剖视图。
18.图3为本实用新型路基土基质吸力测试装置的调节组件立体图。
19.图4为本实用新型路基土基质吸力测试装置的储水管立体剖视图。
20.图5为本实用新型路基土基质吸力测试装置的储水管立体剖视图。
21.图6为本实用新型路基土基质吸力测试装置的探头立体剖视图。
22.图中：1、储水管；2、连接软管；3、探头；301、外透水石层；302、亲水膜；303、内透水石层；4、注水软管；5、加水斗；6、调节组件；601、充气管；602、导气孔；603、气囊；7、上端盖；8、密封盖；9、下端盖；10、压力传感器；11、透气孔。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.如图1-5所示，本实用新型提供了路基土基质吸力测试装置，包括储水管1，测试所用的水储存在储水管1内部，所述储水管1一侧设有探头3，测试时将探头3埋设在土中，所述探头3外端固定设有两个连接软管2，连接软管2一端与储水管1相连接，以此将探头3与储水管1内部连接在一起，所述储水管1内部设有压力传感器10和调节组件6，通过压力传感器10测试储水管1内部的水压。
25.所述调节组件6包括设在储水管1内部的充气管601，所述充气管601外端固定设有具有弹性的气囊603，气囊603能够在充气后膨胀，所述充气管601外端开设有多个导气孔602，导气孔602位于气囊603内部，通过导气孔602能够将空气注入气囊603中。
26.所述储水管1底端安装有下端盖9，所述压力传感器10固定设在下端盖9顶端，压力传感器10的位置固定不动，始终位于储水管1内部最底端。
27.在测试过程中，首先向储水管1内部注水，探头3通过连接软管2与储水管1相连通，因此储水管1内部的水也会流入探头3中，将探头3放置在低于储水管1的位置，并将连接软
管2拉直，使得探头3内部的气泡在浮力的作用下流动至储水管1中，并最终上升至液面，以此排出气泡。随后将探头3埋设在待检测的土中，且探头3的位置低于储水管1内部液面高度，然后向充气管601内部充气，空气通过充气管601外端的导气孔602进入储水管1中，并使得气囊603因此而膨胀，膨胀后的气囊603挤压储水管1内部的水，进而压缩了储水管1内部容纳水的空间，这样一来，当储水管1内部的水量变化后，储水管1内部水的深度变化幅度会更大，液压的变化就会更加明显。
28.此时进行检测，当探头3内部的水因基质吸力而渗出，或土中的水被吸入探头3中，将引起储水管1内部的水量发生变化，进而导致压力传感器10所检测到的水压发生变化，以此通过水压的变化检测出土的基质吸力，相比较于通过气压的方式进行检测，准确性更高。
29.为了平衡储水管1内外的气压，如图1、4所示，所述储水管1顶端安装有上端盖7，所述充气管601顶端延伸至上端盖7顶端并与上端盖7固定连接，所述充气管601上固定设有阀门，以此向充气管601中充气。所述上端盖7上开设有透气孔11，透气孔11连通储水管1内外，使得储水管1内外气压相等，储水管1内部的水量变化也并不会引起储水管1内部气压的变化，避免液面的气压变化而影响水压。
30.为了确保水能够通过探头3，如图2、6所示，所述探头3两端均固定设有密封盖8，通过密封盖8将探头3两端密封；
31.所述探头3包括内透水石层303，所述内透水石层303外端固定设有亲水膜302，所述亲水膜302外端固定设有外透水石层301，水能够透过探头3进出流动。
32.由于外透水石层301、内透水石层303的渗透系数均为亲水膜302渗透系数的5-20倍，保证在一定气压作用下仅水分穿过亲水膜302，而且水分能快速通过，利用亲水膜302在一定压力范围内只透水不透气的特性，用其将装置内的水和外界隔离开来，通过调节组件6调节储水管1内部的水深，以及控制探头3的高度，使得亲水膜302受到的压力处于这一压力范围内，当基质吸力大时，将水分从探头3中吸入土中，反之，则土中的水分被吸入探头3中，进而造成储水管1内部的水量变化。
33.所述储水管1外端固定设有注水软管4，所述注水软管4上固定设有阀门，所述注水软管4一端固定设有加水斗5，通过将水倒入加水斗5中，进入加水斗5中的水通过注水软管4流入储水管1中，当液面没过注水软管4与储水管1的连接处后，后续的水便通过液面以下的位置流入储水管1中，相比将水倒在液面上，这种方式产生的气泡更少，减小了气泡的干扰。
34.本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
35.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.路基土基质吸力测试装置，包括储水管（1），所述储水管（1）一侧设有探头（3），所述探头（3）外端固定设有两个连接软管（2），连接软管（2）一端与储水管（1）相连接，其特征在于：所述储水管（1）内部设有压力传感器（10）和调节组件（6）；所述调节组件（6）包括设在储水管（1）内部的充气管（601），所述充气管（601）外端固定设有具有弹性的气囊（603），所述充气管（601）外端开设有多个导气孔（602），导气孔（602）位于气囊（603）内部；所述储水管（1）底端安装有下端盖（9），所述压力传感器（10）固定设在下端盖（9）顶端。2.根据权利要求1所述的路基土基质吸力测试装置，其特征在于：所述储水管（1）顶端安装有上端盖（7），所述充气管（601）顶端延伸至上端盖（7）顶端并与上端盖（7）固定连接，所述充气管（601）上固定设有阀门，所述上端盖（7）上开设有透气孔（11）。3.根据权利要求1所述的路基土基质吸力测试装置，其特征在于：所述探头（3）两端均固定设有密封盖（8），通过密封盖（8）将探头（3）两端密封；所述探头（3）包括内透水石层（303），所述内透水石层（303）外端固定设有亲水膜（302），所述亲水膜（302）外端固定设有外透水石层（301）。4.根据权利要求1所述的路基土基质吸力测试装置，其特征在于：所述储水管（1）外端固定设有注水软管（4），所述注水软管（4）上固定设有阀门，所述注水软管（4）一端固定设有加水斗（5），通过加水斗（5）和注水软管（4）将水加入储水管（1）中。

技术总结
本实用新型公开了路基土基质吸力测试装置，包括储水管，测试所用的水储存在储水管内部，所述储水管一侧设有探头，测试时将探头埋设在土中，所述探头外端固定设有两个连接软管，连接软管一端与储水管相连接，所述调节组件包括设在储水管内部的充气管。本实用新型通过调节组件压缩储水管内部能够容纳水的空间，从而使得水量变化时的水深变化幅度更大，水压变化幅度也更大，进而利用探头和基质吸力，使得储水管内部的水量变化，并引起深度和水压变化，通过水压的变化检测出土的基质吸力，相比较于通过气压的方式进行检测，水压不受温度变化的影响，以此准确性更高。以此准确性更高。以此准确性更高。


技术研发人员：刘绍平 张军辉 彭俊辉 杨豪 李旭 沈罗 赵赋节
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：2023.04.03
技术公布日：2023/7/28