专利连载4:一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置及方法
本发明公开了一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置及方法，包括动力供压单元和测量单元；动力供压单元与测量单元连接为测量单元提供压力，且动力供压单元设置液压表，用于测量液压；测量单元包括容器和抗剪强度测量机构；容器内设置滑套密封机构将容器内部一分为二；容器内的空间包括空间一和空间二，动力供压单元与空间二连通，抗剪强度测量机构安装在容器上并伸入到空间一中，空间一的侧壁上设置滤水件和通水孔；抗剪强度测量机构包括剪切板和板杆，剪切板上设置若干剪切片，板杆与容器固定且连接处进行密封处理。本发明可测量重塑土中的水压力、土压力；测量出来的抗剪强度未经过土样应力释放的过程，测量结果更准确，具有较大的推广前景。
1. 一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置，其特征在于：包括动力供压单元和测量单元；
动力供压单元与测量单元连接为测量单元提供压力，且动力供压单元设置液压表，用于测量液压；
测量单元包括容器和抗剪强度测量机构；容器内设置滑套密封机构将容器内部一分为二；
容器内的空间包括空间一和空间二，动力供压单元与空间二连通，抗剪强度测量机构安装在容器上并伸入到空间一中，空间一的侧壁上设置滤水件和通水孔；
抗剪强度测量机构包括剪切板和板杆，剪切板上设置若干剪切片，板杆与容器固定且连接处进行密封处理。
2. 根据权利要求1所述的一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置，其特征在于：滑套密封机构包括滑套板、密封环和压板；密封环套在滑套板上，压板与滑套板固定。
3. 根据权利要求2所述的一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置，其特征在于：滑套密封机构还包括橡胶圈和支撑隔套；
支撑隔套、橡胶圈和密封环共同构成一个密封组合，滑套板上至少设置一个密封组合；滑套板的外侧设置一个向下的阶梯结构，密封组合安装在阶梯结构处，密封组合安装完成后，通过压板固定。
4. 根据权利要求1所述的一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置，其特征在于：容器包括钢筒、上盖板和下盖板，其中，上盖板包括第一上盖板和第二上盖板，第一上盖板与钢筒通过第一密封圈进行密封；
抗剪强度测量机构还包括密封板，密封板与板杆呈十字，密封板上设置螺纹孔和密封槽；
板杆穿过第一上盖板后，通过在密封槽内安装第二密封圈保证密封性，通过第二螺栓或者螺钉进行固定。
5. 根据权利要求4任一所述的一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置，其特征在于：钢筒的上下均设置外延，上盖板通过第一螺栓与钢筒固定，下盖板通过第三螺栓与钢筒固定。
6. 根据权利要求1-5任一所述的一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置，其特征在于：滤水件为滤水纸，滤水纸设置在容器内壁上，滤水纸覆盖侧壁上的通水孔；
在容器的外壁上设置一个过水通道，过水通道分别连接第一管道和第二管道，在第一管道上安装水压表。
7. 根据权利要求6所述的一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置，其特征在于：过水通道连接的第一管道上设置第二截止阀；第二管道上安装第三截止阀，第二管道的端部连接至量筒。
8. 根据权利要求1所述的一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置，其特征在于：空间二通过管道连接第四截止阀。
9. 一种土的抗剪强度与水土压力测量方法，其特征在于，包括：
水土压力测量步骤：
动力供压单元向空间二供水、液压油或者其他液体，滑套密封机构挤压空间一的内部空间，空间一中的重塑土中的自由水经滤水纸、通水孔进入过水通道，然后经第二截止阀进入水压表，水压表显示此时的重塑土中自由水压力值；
调节手动调压阀可查看不同外部压力下重塑土中的自由水压力值，根据空间二内的液体压力、滑套密封机构的摩擦力、水压表显示的自由水压力值可计算出重塑土的土压力值；
抗剪强度测量步骤：
通过调节调压阀将空间二内液体加压至所需压力，打开第三截止阀，重塑土中自由水流出，当重塑土中水含量达到需求值时关闭第三截止阀，静止加压一段时间使重塑土固结，将第二螺栓拆下，使用测量扭矩装置按十字板试验测量规定转动板杆对重塑土样进行抗剪强度试验，得到重塑土含水率一定条件下的重塑土抗剪强度。
10. 根据权利要求9所述的一种土的抗剪强度与水土压力测量方法，其特征在于：钢筒沿侧壁钻多个通水孔，外部采用过水通道将水收集，过水通道一个开口接第二截止阀，一个开口接第三截止阀；滤水纸安装在通水孔或者钢筒的内壁上；
滑套密封机构包括滑套板、支撑隔套、O形橡胶圈、PTFE材料密封环、压板、第三螺栓；滑套密封机构安装过程如下：在滑套板上依次安装由支撑隔套、密封环、O形橡胶圈组成的密封组合；滑套板至少对应安装一个密封组合，密封组合安装完成以后，最后安装压板，用第四螺栓将压板与滑套板固定；
十字装置包括板杆、密封板以及板杆端部安装的十字板，安装十字装置的步骤如下：将第二密封圈安装在密封槽内，密封板与第一上盖板接触的面涂抹润滑脂，板杆穿过密封板中间孔，使用第二螺栓与密封板固定；将第一密封圈安装在钢筒上，使用第一螺栓将第一上盖板和钢筒固定；
将十字装置按以上步骤安装并将钢筒翻转180°放置，将第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀关闭；密封板与重塑土接触面涂抹润滑脂，钢筒内壁上滑套密封机构的滑行范围内涂抹润滑脂；
重塑土的土、水含量事先记录下来，将含有水的搅拌均匀的重塑土放入空间一内，滑套密封机构经空间二安装入钢筒内，并与重塑土面接触；第三密封圈安装在钢筒的密封槽内，采用第三螺栓将下盖板和钢筒固定；
将第一截止阀打开，启动电机带动液压泵旋转，液压泵将储液箱中低压液体经滤芯吸入液压泵内，形成高压液体经管路、第一截止阀进入空间二内并充满、加压；通过查看液压表可手动调节调压阀来调节空间二内液体压力值，多余液体经手动调压阀流回储液箱；
空间二内的有压液体对滑套密封机构产生压力，滑套密封机构向空间一内移动，对重塑土进行挤压，形成外部压力；将钢筒8翻转180°，在第二管道的端部安装量筒；
重塑土水土压力测量与计算：第二将截止阀打开，重塑土内的自由水经滤水纸、通水孔进入小空间的过水通道，然后经第二截止阀进入水压表，水压表显示此时的重塑土中自由水压力值；根据水压表显示的自由水压力值可计算出重塑土的土压力值；
外部压力作用下重塑土抗剪强度测量：通过手动调节手动调压阀将空间二内液体加压至所需压力，打开第三截止阀，重塑土中自由水流出，当重塑土中水含量达到需求值时关闭第三截止阀，静止加压一段时间使重塑土固结；将第二螺栓拆下，使用测量扭矩装置按十字板试验测量规定转动十字装置对重塑土样进行抗剪强度试验，得到重塑土抗剪强度。
一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置及方法
技术领域
本发明涉及土工试验测量技术领域，特别涉及一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置及方法。
背景技术
现今土的抗剪强度试验方法主要有直接剪切试验、三轴剪切试验、无侧限抗压试验和十字板剪切试验等。每个抗剪强度试验方法都有其优缺点，大多数抗剪强度试验方法的原始土样和重塑土土样都经历过压力释放过程，导致抗剪强度测量结果不准确；十字板剪切试验虽然适用于在现场测定饱和软粘土的原位不排水抗剪强度，但由于打入十字板深度的限制，很深的地方无法测量。为对土体抗剪强度进行精准试验测量，需要制作重塑土试样，并在模拟上覆土压力的前提下测量重塑土土样的抗剪强度。不同含水率的重塑土具有不同的形态（硬塑、可塑、软塑、流塑等），但在外部高荷载作用下重塑土中的土压力和水压力各是多少，现今无有效的测量装置和方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置及方法，模拟土的原始外部压力制作重塑土土样，并且在原始压力不变的前提下直接采用十字板对土样进行抗剪强度试验测量，除此之外，还可以对水压力与土压力进行测量、计算。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置，包括动力供压单元和测量单元；
动力供压单元与测量单元连接为测量单元提供压力，且动力供压单元设置液压表，用于测量液压；
测量单元包括容器和抗剪强度测量机构；容器内设置滑套密封机构将容器内部一分为二；
容器内的空间包括空间一和空间二，动力供压单元与空间二连通，抗剪强度测量机构安装在容器上并伸入到空间一中，空间一的侧壁上设置滤水件和通水孔；
抗剪强度测量机构包括剪切板和板杆，剪切板上设置若干剪切片，板杆与容器固定且连接处进行密封处理。
作为优选方式，滑套密封机构包括滑套板、密封环和压板；密封环套在滑套板上，压板与滑套板固定。
作为优选方式，滑套密封机构还包括橡胶圈和支撑隔套；
支撑隔套、橡胶圈和密封环共同构成一个密封组合，滑套板上至少设置一个密封组合；滑套板的外侧设置一个向下的阶梯结构，密封组合安装在阶梯结构处，密封组合安装完成后，通过压板固定。
作为优选方式，容器包括钢筒、上盖板和下盖板，其中，上盖板包括第一上盖板和第二上盖板，第一上盖板与钢筒通过第一密封圈进行密封；
抗剪强度测量机构还包括密封板，密封板与板杆呈十字，密封板上设置螺纹孔和密封槽；
板杆穿过第一上盖板后，通过在密封槽内安装第二密封圈保证密封性，通过第二螺栓或者螺钉进行固定。
作为优选方式，钢筒的上下均设置外延，上盖板通过第一螺栓与钢筒固定，下盖板通过第三螺栓与钢筒固定。
作为优选方式，滤水件为滤水纸，滤水纸设置在容器内壁上，滤水纸覆盖侧壁上的通水孔；
在容器的外壁上设置一个过水通道，过水通道分别连接第一管道和第二管道，在第一管道上安装水压表。
作为优选方式，过水通道连接的第一管道上设置第二截止阀；第二管道上安装第三截止阀，第二管道的端部连接至量筒。
作为优选方式，空间二通过管道连接第四截止阀。
作为优选方式，动力供压单元还包括储液箱、动力机构、第一截止阀和调压阀；
动力机构用于将储液箱中的液体输送到空间二中，动力机构与空间二通过供压管道连接，供压管道上设置第一截止阀、液压表和调压阀。
作为优选方式，调压阀为手动调压阀，调压阀的后端通过回流管道连接至储水箱；动力机构包括电机和液压泵，电机为液压泵提供液压的动力。
作为优选方式，液压泵的进口置滤芯。
一种土的抗剪强度与水土压力测量方法，包括：
水土压力测量步骤：
动力供压单元向空间二供水、液压油或者其他液体，滑套密封机构挤压空间一的内部空间，空间一中的重塑土中的自由水经滤水纸、通水孔进入过水通道，然后经第二截止阀进入水压表，水压表显示此时的重塑土中自由水压力值；
调节手动调压阀可查看不同外部压力下重塑土中的自由水压力值，根据空间二内的液体压力、滑套密封机构的摩擦力、水压表显示的自由水压力值可计算出重塑土的土压力值；
抗剪强度测量步骤：
通过调节调压阀将空间二内液体加压至所需压力，打开第三截止阀，重塑土中自由水流出，当重塑土中水含量达到需求值时关闭第三截止阀，静止加压一段时间使重塑土固结，将第二螺栓拆下，使用测量扭矩装置按十字板试验测量规定转动板杆对重塑土样进行抗剪强度试验，得到重塑土含水率一定条件下的重塑土抗剪强度。
作为优选方式，钢筒沿侧壁钻多个通水孔，外部采用过水通道将水收集，过水通道一个开口接第二截止阀，一个开口接第三截止阀；滤水纸安装在通水孔或者钢筒的内壁上；
滑套密封机构包括滑套板、支撑隔套、O形橡胶圈、PTFE材料密封环、压板、第三螺栓；滑套密封机构安装过程如下：在滑套板上依次安装由支撑隔套、密封环、O形橡胶圈组成的密封组合；滑套板至少对应安装一个密封组合，密封组合安装完成以后，最后安装压板，用第四螺栓将压板与滑套板固定；
十字装置包括板杆、密封板以及板杆端部安装的十字板，安装十字装置的步骤如下：将第二密封圈安装在密封槽内，密封板与第一上盖板接触的面涂抹润滑脂，板杆穿过密封板中间孔，使用第二螺栓与密封板固定；将第一密封圈安装在钢筒上，使用第一螺栓将第一上盖板和钢筒固定；
将十字装置按以上步骤安装并将钢筒翻转180°放置，将第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀关闭；密封板与重塑土接触面涂抹润滑脂，钢筒内壁上滑套密封机构的滑行范围内涂抹润滑脂；
重塑土的土、水含量事先记录下来，将含有水的搅拌均匀的重塑土放入空间一内，滑套密封机构经空间二安装入钢筒内，并与重塑土面接触；第三密封圈安装在钢筒的密封槽内，采用第三螺栓将下盖板和钢筒固定；
将第一截止阀打开，启动电机带动液压泵旋转，液压泵将储液箱中低压液体经滤芯吸入液压泵内，形成高压液体经管路、第一截止阀进入空间二内并充满、加压；通过查看液压表可手动调节调压阀来调节空间二内液体压力值，多余液体经手动调压阀流回储液箱；
空间二内的有压液体对滑套密封机构产生压力，滑套密封机构向空间一内移动，对重塑土进行挤压，形成外部压力；将钢筒翻转180°，在第二管道的端部安装量筒；
重塑土水土压力测量与计算：第二将截止阀打开，重塑土内的自由水经滤水纸、通水孔进入小空间的过水通道，然后经第二截止阀进入水压表，水压表显示此时的重塑土中自由水压力值；根据水压表显示的自由水压力值可计算出重塑土的土压力值；
外部压力作用下重塑土抗剪强度测量：通过手动调节手动调压阀将空间二内液体加压至所需压力，打开第三截止阀，重塑土中自由水流出，当重塑土中水含量达到需求值时关闭第三截止阀，静止加压一段时间使重塑土固结；将第二螺栓拆下，使用测量扭矩装置按十字板试验测量规定转动十字装置对重塑土样进行抗剪强度试验，得到重塑土抗剪强度。
本发明的有益效果是：本发明通过高压制作重塑土土样，重塑土土样在要求的含水率条件下制作完成后可在外部压力作用下直接测量抗剪强度。在外部压力作用下也可测量重塑土中的水压力，从而计算出土压力。此测量模拟装置可对任何强度的重塑土土样进行抗剪强度和水土压力进行测量、计算，测量出来的抗剪强度未经过土样应力释放的过程，测量结果更准确，具有较大的推广前景。
附图说明
图1为土的抗剪强度和水土压力测量模拟装置结构示意图；
图2为十字装置的结构示意图；
图3为滑套密封机构的结构示意图；
图4为第二上盖板的结构示意图；
图中，1-储液箱，2-滤芯，3-液压泵，4-手动调压阀，5-液压表，6-电机，7-第一截止阀，8-钢筒，9-滤水纸，10-通水孔，11-过水通道，12-水压表，13-第二截止阀，14-第一上盖板，15-第一螺栓，16-第一密封圈，17-第二密封圈，18-第二螺栓，19-十字装置，20-空间一，21-第三截止阀，22-量筒，23-滑套密封机构，24-第四截止阀，25-第三螺栓，26-第三密封圈，27-下盖板，28-空间二，29-板杆，30-螺纹孔，31-密封槽，32-密封板，33-十字板，34-滑套板，35-支撑隔套，36- O形橡胶圈，37- PTFE材料密封环，38-压板，39-第四螺栓，40-第二上盖板。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
如图1和图2所示，一种土的抗剪强度与水土压力测量模拟装置，包括动力供压单元和测量单元；
动力供压单元与测量单元连接为测量单元提供压力，且动力供压单元设置液压表5，用于测量液压；
测量单元包括容器和抗剪强度测量机构；容器内设置滑套密封机构23将容器内部一分为二；
容器内的空间包括空间一20和空间二28，动力供压单元与空间二28连通，抗剪强度测量机构安装在容器上并伸入到空间一20中，空间一20的侧壁上设置滤水件和通水孔10；
抗剪强度测量机构包括剪切板和板杆29，剪切板上设置若干剪切片（若干剪切片构成十字，成为十字板33），板杆29与容器固定且连接处进行密封处理。本试验装置可以在有外部压力作用下对不同含水率的重塑土的水压力与土压力进行测量、计算。而且，设置了抗剪强度测量机构，还能够测量土的抗剪强度。
实施例二
本实施例与实施一相似，其不同之处在于，滑套密封机构23包括滑套板34、PTFE材料密封环37和压板38；PTFE材料密封环37套在滑套板34上，压板38与滑套板34固定。
如图3所示，滑套密封机构23还包括O形橡胶圈36和支撑隔套35；
支撑隔套35、O形橡胶圈36和PTFE材料密封环37共同构成一个密封组合，滑套板34上至少设置一个密封组合；滑套板34的外侧设置一个向下的阶梯结构，密封组合安装在阶梯结构处，密封组合安装完成后，通过压板38固定。
容器包括钢筒8、上盖板和下盖板27，其中，上盖板包括第一上盖板14和第二上盖板40，第一上盖板14与钢筒8通过第一密封圈16进行密封；
抗剪强度测量机构还包括密封板32，密封板32与板杆29呈十字，密封板32上设置螺纹孔30和密封槽31；
板杆29穿过第一上盖板14后，通过在密封槽31内安装第二密封圈17保证密封性，通过第二螺栓18或者螺钉进行固定。
钢筒8的上下均设置外延，上盖板通过第一螺栓15与钢筒8固定，下盖板27通过第三螺栓25与钢筒8固定。
滤水件为滤水纸9，滤水纸9设置在容器内壁上，滤水纸9覆盖侧壁上的通水孔10；
在容器的外壁上设置一个过水通道11，过水通道11分别连接第一管道和第二管道，在第一管道上安装水压表12。
过水通道11连接的第一管道上设置第二截止阀13；第二管道上安装第三截止阀21，第二管道的端部连接至量筒22。
本实施例对滑套密封机构23、容器、抗剪强度测量机构、过水通道11等进行了限定，本领域技术人员可以根据实施例记载的内容实现本方案。对于容器设置成钢筒8结构，其耐用性和抗压强度都是能够满足测量要求的。对于滑套密封机构23，其有效解决了移动和密封的协调性问题，由于传统的滑动密封机构，在高压下密封性能很差，本实施例给出的密封组合能够很好的解决在移动过程中密封不严密的技术问题。
传统的十字板33剪切试验法，无法测量很深的地方，本发明通过模拟的形式可以有效解决这个技术问题。而且，由于传统的十字板33剪切结构需要与本发明的其他技术特征相结合，因此，对于抗剪强度测量机构的具体形式，本发明也做了很详细的介绍。
实施例三
本发明的目的是为了测试水土压力以及抗剪强度，为了达到上述效果，本发明采用外部加压的形式实现，外部压力采用动力供压单元提供，动力供压单元除了液压表5外还包括储液箱1、动力机构、第一截止阀7和调压阀；
动力机构用于将储液箱1中的液体（水、液压油或者其他液体）输送到空间二28中，动力机构与空间二28通过供压管道连接，供压管道上设置第一截止阀7、液压表5和调压阀。
为了实现手动调压的目的，调压阀设置为手动调压阀4，调压阀的后端通过回流管道连接至储液箱；动力机构包括电机6和液压泵3，电机6为液压泵3提供液压的动力。
液压泵3的进口设置滤芯2，设置滤芯2的目的是过滤掉液体中的杂质，避免管路堵塞或者影响整个动力供压单元的正常运行。
与装置相对应的是一种土的抗剪强度与水土压力测量方法，本发明也给出了实现该方法的实施例，具体包括：
水土压力测量步骤：
动力供压单元向空间二28供水、液压油或其他液体的高压液体，滑套密封机构23挤压空间一20的内部空间，空间一20中的重塑土中的自由水经滤水纸9、通水孔10进入过水通道11，然后经第二截止阀13进入水压表12，水压表12显示此时的重塑土中自由水压力值；
调节手动调压阀4可查看不同外部压力下重塑土中的自由水压力值，根据空间二28内的液体压力、滑套密封机构23的摩擦力（可忽略不计）、水压表12显示的自由水压力值可计算出重塑土的土压力值；
抗剪强度测量步骤：
通过调节调压阀将空间二28内液体加压至所需压力，打开第三截止阀21，重塑土中自由水流出，当重塑土中水含量达到需求值时关闭第三截止阀21，静止加压一段时间使重塑土固结，将第二螺栓18拆下，使用测量扭矩装置按十字板33试验测量规定（现有技术，十字板33剪切试验：用插入土中的标准十字板33探头，以一定速率扭转，量测土破坏时的抵抗力矩，测定土的不排水抗剪强度的一种原位测试方法）转动板杆29（十字装置19）对重塑土样进行抗剪强度试验，得到重塑土含水率一定条件下的重塑土抗剪强度。
在一个优选实施例中，钢筒8沿侧壁钻多个通水孔10，外部采用过水通道11将水收集，过水通道11一个开口接第二截止阀13，一个开口接第三截止阀21；滤水纸9安装在通水孔10或者钢筒8的内壁上；
滑套密封机构23包括滑套板34、支撑隔套35、O形橡胶圈36、PTFE材料密封环37、压板38、第四螺栓39；滑套密封机构23安装过程如下：在滑套板34上依次安装由支撑隔套35、密封环、O形橡胶圈36组成的密封组合；滑套板34至少对应安装一个密封组合，密封组合安装完成以后，最后安装压板38，用第四螺栓39将压板38与滑套板34固定；
十字装置19包括板杆29、密封板32以及板杆29端部安装的十字板33，安装十字装置19的步骤如下：将第二密封圈17安装在密封槽31内，密封板32与第一上盖板14接触的面（密封板32顶面）涂抹润滑脂，板杆29穿过密封板32中间孔，使用第二螺栓18与密封板32固定；将第一密封圈16安装在钢筒8上，使用第一螺栓15将第一上盖板14和钢筒8固定；
将十字装置19按以上步骤安装并将钢筒8翻转180°（钢筒8倒置）放置，将第一截止阀7、第二截止阀13、第三截止阀21、第四截止阀24关闭；密封板32与重塑土接触面（密封板32底面）涂抹润滑脂，钢筒8内壁上滑套密封机构23的滑行范围内涂抹润滑脂；
重塑土的土、水含量事先记录下来，将含有水的搅拌均匀的重塑土放入空间一20内，滑套密封机构23经空间二28安装入钢筒8内，并与重塑土面接触；第三密封圈26安装在钢筒8的密封槽31内，采用第三螺栓25将下盖板27和钢筒8固定；
将第一截止阀7打开，启动电机6带动液压泵3旋转，液压泵3将储液箱1中低压液体经滤芯2吸入液压泵3内，形成高压液体经管路、第一截止阀7进入空间二28内并充满、加压；通过查看液压表5可手动调节调压阀来调节空间二28内液体压力值，多余液体经手动调压阀4流回储液箱1；
空间二28内的有压液体对滑套密封机构23产生压力，滑套密封机构23向空间一20内移动，对重塑土进行挤压，形成外部压力；此时可将钢筒8翻转180°到附图1状态放置，在第二管道的端部安装量筒22；
不同外部压力作用下重塑土水土压力测量与计算：将截止阀24打开，重塑土内的自由水经滤水纸9、通水孔10进入小空间的过水通道11，然后经第二截止阀13进入水压表12，水压表12显示此时的重塑土中自由水压力值；调节手动调压阀4可查看不同外部压力下重塑土中的自由水压力值；根据空间二28内的液体压力、滑套密封机构23的摩擦力（可忽略不计）、水压表12显示的自由水压力值可计算出重塑土的土压力值；
当需要计算不同含水率的重塑土水土压力时，将第三截止阀21打开，自由水流入量筒22内；当重塑土中含水率为所需含水率时将第三截止阀21关闭，然后按照上述方法测量、计算此含水率、不同外部压力下的水土压力值。
重塑土在外部压力作用下液限的计算：当计算重塑土在不同外部压力下液限值时，空间二28内液体压力调整为一定值，将第三截止阀21打开，当自由水流出由大变小，直至无自由水流出时可判断重塑土处于液限边界，通过原重塑土水土含量、流出的水量等可计算出此外部压力作用下的重塑土液限值。
外部压力作用下重塑土抗剪强度测量：通过手动调节手动调压阀4将空间二28内液体加压至所需压力，打开第三截止阀21，重塑土中自由水流出，当重塑土中水含量达到需求值（记录的水含量减去量筒22中的水含量，为了使得测量精度更加准确，第二管道的入口设置在过水通道11的底部，第二管道最好向下倾斜设置，以便使得挤压出的自由水全部进入到量筒22中）时关闭第三截止阀21，静止加压一段时间使重塑土固结；将第二螺栓18拆下，使用测量扭矩装置按十字板33试验测量规定转动十字装置19对重塑土样进行抗剪强度试验，计算过程中要综合考虑密封板32与重塑土、第一上盖板14接触面的摩擦扭矩（为降低摩擦扭矩，密封板32与第一上盖板14之间、密封板32与重塑土接触面之间要涂抹润滑），从而准确计算出此外部压力作用下、重塑土含水率一定条件下的重塑土抗剪强度，得到重塑土抗剪强度；
如附图1和附图4所示，当只需要制作重塑土土样时，将带有十字装置19的第一上盖板14拆下，第二上盖板40安装在钢筒8上。然后按上述方法制作需要的重塑土土样，及通过记录的水、土含量以及量筒22中的水量，可以制作出一定含水率的重塑土土样。
当试验完成后，关闭电机6、第一截止阀7、第二截止阀13、第三截止阀21，打开第四截止阀24（空间二28通过管道连接第四截止阀24。），将空间二28中的液体倒入储液箱1内。最后拆除各部件，清洗、备用。
本发明电机6带动液压泵3将低压液体经滤芯2吸入液压泵3内，形成高压液体注入到测量装置空间二28，由于高压作用带动密封滑套装置外移，压缩测量装置空间一20内的已经搅拌均匀的重塑土，重塑土被压缩。重塑土压缩产生的自由水经滤水纸9、通水孔10，经过水通道11汇合后流入量筒22，从而可计算出重塑土的土、水含量，此测量系统或装置可计算重塑土在不同外部压力下的液限值。当第三截止阀21关闭时可使用水压表12测量重塑土在不同压力下的水压力值，从而可计算出土压力值。当重塑土样成型后可通过重塑土内的十字板33测量成型土样在不同外部压力下的抗剪强度。
综上所述，本发明通过测量模拟系统可进行如下多项土工试验内容：一是可制作需要的重塑土土样；二是可测量、计算不同外部压力不同含水率条件下重塑土的水压力和土压力值；三是可精确测量、计算不同外部压力不同含水率条件下重塑土的抗剪强度；四是可测量外部压力作用下重塑土的液限值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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