CN104062056A - 膨胀土侧向膨胀力综合测试装置 - Google Patents

膨胀土侧向膨胀力综合测试装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104062056A
CN104062056A CN201410330321.8A CN201410330321A CN104062056A CN 104062056 A CN104062056 A CN 104062056A CN 201410330321 A CN201410330321 A CN 201410330321A CN 104062056 A CN104062056 A CN 104062056A
Authority
CN
China
Prior art keywords
swelled ground
swelling force
test device
pressure detecting
comprehensive test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410330321.8A
Other languages
English (en)
Inventor
杨啸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201410330321.8A priority Critical patent/CN104062056A/zh
Publication of CN104062056A publication Critical patent/CN104062056A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明公开了一种膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，包括用于盛装膨胀土的模型箱，模型箱内设有一侧悬空、另一侧与膨胀土接触的支挡构件，模型箱的箱壁上设有多个分设于不同深度位置的用于测量膨胀土侧向膨胀力的第一压力检测部件，支挡构件上设有多个分设于不同深度位置的用于测量膨胀土侧向膨胀力的第二压力检测部件，膨胀土内设有多个分设于不同深度位置的湿度检测部件。该综合测试装置可以模拟测得膨胀土在不同湿度、不同深度环境下作用于不同支挡结构的侧向膨胀力，为膨胀土地区支挡结构设计提供膨胀力试验依据。

Description

膨胀土侧向膨胀力综合测试装置
技术领域
本发明涉及土木工程测量技术领域，具体涉及一种膨胀土侧向膨胀力综合测试装置。
背景技术
膨胀土是一种具有较大的吸水膨胀和失水收缩变形特征的高塑性粘土。膨胀力是度量膨胀土膨胀特性的一个重要指标，其岩土工程基本术语标准（GB/T50279-98）中的定义为：土体在不允许侧向变形下充分吸水，使其保持不发生竖向膨胀所需施加的最大压力值，包括竖向膨胀力和水平膨胀力。目前，膨胀力测试方法主要有膨胀反压法、加压膨胀法及平衡加压法3种。但上述传统试验方法受试样尺寸、注水方式、填料压实度等因素影响，使得其试验结果既与实际膨胀力水平存在差距，又不能模拟不同支挡构件形式下的服役环境，因此不能直接为现场原位监测和边坡支挡构件设计服务。
目前，没有模拟不同支挡构件形式下膨胀土侧向膨胀力的试验装置，关于试验中如何模拟不同边界条件、膨胀土边坡的形状和尺寸、加荷方式、注水方法等还从来没有人进行过类似的试验。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，该综合测试装置可以模拟测得膨胀土在不同湿度、不同深度环境下作用于不同支挡结构的侧向膨胀力，为膨胀土地区支挡结构设计提供膨胀力试验依据。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，包括用于盛装膨胀土的模型箱，所述模型箱内设有一侧悬空、另一侧与膨胀土接触的支挡构件，所述模型箱的箱壁上设有多个分设于不同深度位置的用于测量膨胀土侧向膨胀力的第一压力检测部件，所述支挡构件上设有多个分设于不同深度位置的用于测量膨胀土侧向膨胀力的第二压力检测部件，所述膨胀土内设有多个分设于不同深度位置的湿度检测部件。
作为本发明的进一步改进：
所述模型箱的部分箱壁与膨胀土之间还设有第一反滤层，所述模型箱的箱壁上设有多个分设于不同深度位置的用于测量第一反滤层侧向压力的第三压力检测部件。
所述支挡构件的部分支挡面与膨胀土之间还设有第二反滤层，所述支挡构件上设有多个分设于不同深度位置的用于测量第二反滤层侧向压力的第四压力检测部件。
所述第一反滤层和第二反滤层均为中粗砂填充层。
所述第一压力检测部件、第二压力检测部件、第三压力检测部件和第四压力检测部件均为与JMZX-5006A测试仪配套使用的土压力盒；所述湿度检测部件为与FDS-100土壤湿度测试仪配套使用的土壤湿度传感器。
所述膨胀土内沿深度方向间隔设有多层渗排水管网，所述渗排水管网包括位于所述膨胀土内的砂沟以及埋设于所述砂沟中的PVC管，所述PVC管上开设有孔，各层渗排水管网中的PVC管均连接有延伸出膨胀土顶面的注水管。
所述支挡构件为桩板墙或重力式挡墙，所述桩板墙包括设于模型箱内的支撑桩以及连接于所述支撑桩上的挡板。
所述膨胀土的顶面设有多个竖向布置的具有一定深度的砂孔，砂孔中充填满中细砂。
所述测试装置还包括用于测量支挡构件变形量的百分表以及用于测量支挡构件内力的混凝土应变计。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明膨胀土侧向膨胀力综合测试装置可模拟不同支挡结构形式，如无位移的重力式挡墙、允许产生一定位移量的桩板墙等支挡结构形式，膨胀土边坡对支挡结构产生的侧向膨胀力。还能够测试不同等级膨胀土在大气降水入渗或地下水位上升条件下，膨胀土的湿度以及作用在不同支挡结构上的侧向膨胀力，从而获得不同支挡结构形式时膨胀土侧向膨胀力随湿度变化、沿深度方向的分布规律，为膨胀土地区支挡结构设计提供膨胀力试验依据。
附图说明
图1为本发明膨胀土侧向膨胀力综合测试装置的主视结构示意简图。
图2为本发明膨胀土侧向膨胀力综合测试装置的俯视结构示意简图。
图3为本发明膨胀土侧向膨胀力综合测试装置设有渗排水管网的主视结构示意简图。
图例说明：
1、模型箱；2、支挡构件；21、支撑桩；22、挡板；3、第一压力检测部件；4、第二压力检测部件；5、湿度检测部件；6、第一反滤层；7、第三压力检测部件；8、第二反滤层；9、第四压力检测部件；10、渗排水管网；11、注水管；12、砂孔；13、百分表。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1至图3所示，本发明膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，包括用于盛装膨胀土的模型箱1，模型箱1内设有支挡构件2，支挡构件2的一侧悬空、另一侧与膨胀土接触，模型箱1的箱壁上设有多个第一压力检测部件3，多个第一压力检测部件3埋设于模型箱1的箱壁和膨胀土之间并沿深度方向间隔布置，可检测不同深度位置处的膨胀土对模型箱1的箱壁的侧向膨胀力，模型箱1的箱壁相当于模拟静止挡墙（如重力式挡墙），从而测量得到膨胀土作用在模拟静止挡墙后的侧向膨胀力。支挡构件2上设有多个第二压力检测部件4，多个第二压力检测部件4埋设于支挡构件2和膨胀土之间并沿深度方向间隔布置，可检测不同深度位置处的膨胀土对支挡构件2的侧向膨胀力，该支挡构件2为允许产生一定位移量的桩板墙，桩板墙包括装设于模型箱1中的支撑桩21以及连接于支撑桩21上的挡板22。在实际应用中，支挡构件2可设置成不同形式的支挡结构，进而可测量膨胀土作用在不同支挡结构时的侧向膨胀力。同时，膨胀土内还设有多个湿度检测部件5，多个湿度检测部件5埋设在膨胀土中并沿深度方向间隔布置，可检测膨胀土不同深度位置处的湿度。本发明膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，可模拟不同支挡结构形式，如无位移的重力式挡墙、允许产生一定位移量的桩板墙等支挡结构形式，膨胀土边坡对支挡结构产生的侧向膨胀力。还能够测试不同等级膨胀土在大气降水入渗或地下水位上升条件下，膨胀土的湿度以及作用在不同支挡结构上的侧向膨胀力，从而获得不同支挡结构形式时膨胀土侧向膨胀力随湿度变化、沿深度方向的分布规律，从而解决了膨胀土边坡支挡结构设计中，特别是支挡结构允许产生小幅变形或柔性挡墙设计时，侧向膨胀力大小和分布规律问题，为膨胀土地区支挡结构设计提供膨胀力试验依据。
进一步，模型箱1的部分箱壁与膨胀土之间还设有第一反滤层6，即模型箱1的一部分侧壁与膨胀土接触，另一部分侧壁与膨胀土之间设置第一反滤层6，模型箱1的箱壁上设有多个第三压力检测部件7，多个第三压力检测部件7埋设于模型箱1的箱壁与膨胀土之间并沿深度方向间隔设置，可检测第一反滤层6不同深度位置处的侧向压力。支挡构件2的部分支挡面与膨胀土之间还设有第二反滤层8，即支挡构件2的支挡面中，一部分支挡面直接与膨胀土接触，另一部分支挡面与膨胀土之间设置第二反滤层8，支挡构件2上设有多个第四压力检测部件9，多个第四压力检测部件9埋设于支挡构件2和第二反滤层8之间并沿深度方向间隔设置，可检测第二反滤层8不同深度位置处的侧向压力。设置第一反滤层6和第二反滤层8后可以模拟实际工程中反滤层对支挡结构的减胀效果。上述第一反滤层6和第二反滤层8为中粗砂填充层，在其他实施例中，第一反滤层6和第二反滤层8也可以采用不同种类的材料，并可铺设成不同厚度，以测试不同反滤层对膨胀土的减胀效果。
上述第一压力检测部件3、第二压力检测部件4、第三压力检测部件7和第四压力检测部件9均为与JMZX-5006A测试仪配套使用的土压力盒，土压力盒根据膨胀土的膨胀等级选择合适的种类和量程，并将土压力盒沿深度方向按测试方案要求的间距布设；湿度检测部件5为与FDS-100土壤湿度测试仪配套使用的土壤湿度传感器。
本实施例中，膨胀土内设有多层渗排水管网10，多层渗排水管网10分设于不同深度，各渗排水管网10包括位于膨胀土内的砂沟以及埋设于砂沟中的PVC管，并且PVC管上开设有孔，每层渗排水管网10中的PVC管均连接有延伸出膨胀土顶面的注水管11，可通过注水管11向各渗排水管网10注水。渗排水管网10的形成具体是，当膨胀土层夯实后开挖5cm宽、5cm深的沟，并在沟中填中粗砂形成砂沟，在砂沟中埋设带孔的PVC管，形成渗排水管网10。渗排水管网10的具体布置如图3所示，不同等级的膨胀土层填筑时，根据膨胀土层的密实度和渗透性的不同，可将渗排水管网10布置在不同深度，并且同一深度的渗排水管网10中PVC管之间的间距也可以不同。设置渗排水管网10后便于模拟地下水位上升，并使膨胀土湿度发生变化，在模拟地下水位上升时，通过注水管11将水从下往上逐层注入膨胀土层中，当下层的土壤湿度传感器数值发生突变时则开始向上一层渗排水管网10注水，以此类推。
本实施例中，膨胀土的顶面设有多个竖向布置的砂孔12，砂孔12向膨胀土内部延伸至一定深度，砂孔12中充填满中细砂。在模拟大气降水入渗时，竖向布置的砂孔12起到模拟天然裂隙及加快渗透的作用，试验开始后，在膨胀土顶面洒水使膨胀土表面积水，水通过砂孔12和土体天然孔隙水渗入。本实施例的砂孔12具体设置如图1和图2所示，在实际应用中砂孔12的数量根据膨胀土等级、膨胀土层厚度和密实度确定。
本实施例中，测试装置还包括百分表13和混凝土应变计，其中，百分表13用于测量支挡构件2的侧向变形量，混凝土应变计用于测量支挡构件2的应变，进而得到支挡构件2的内力。
本发明膨胀土侧向膨胀力综合测试装置的主要构件均可预制拼装，工艺简单，便于掌握；测试系统的仪器和元器件均为定型产品，并经多年实践证明，产品质量可靠、性能稳定。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于：包括用于盛装膨胀土的模型箱（1），所述模型箱（1）内设有一侧悬空、另一侧与膨胀土接触的支挡构件（2），所述模型箱（1）的箱壁上设有多个分设于不同深度位置的用于测量膨胀土侧向膨胀力的第一压力检测部件（3），所述支挡构件（2）上设有多个分设于不同深度位置的用于测量膨胀土侧向膨胀力的第二压力检测部件（4），所述膨胀土内设有多个分设于不同深度位置的湿度检测部件（5）。
2.根据权利要求1所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于：所述模型箱（1）的部分箱壁与膨胀土之间还设有第一反滤层（6），所述模型箱（1）的箱壁上设有多个分设于不同深度位置的用于测量第一反滤层（6）侧向压力的第三压力检测部件（7）。
3.根据权利要求2所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于：所述支挡构件（2）的部分支挡面与膨胀土之间还设有第二反滤层（8），所述支挡构件（2）上设有多个分设于不同深度位置的用于测量第二反滤层（8）侧向压力的第四压力检测部件（9）。
4.根据权利要求3所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于：所述第一反滤层（6）和第二反滤层（8）均为中粗砂填充层。
5.根据权利要求3所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于：所述第一压力检测部件（3）、第二压力检测部件（4）、第三压力检测部件（7）和第四压力检测部件（9）均为与JMZX-5006A测试仪配套使用的土压力盒；所述湿度检测部件（5）为与FDS-100土壤湿度测试仪配套使用的土壤湿度传感器。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于：所述膨胀土内沿深度方向间隔设有多层渗排水管网（10），所述渗排水管网（10）包括位于所述膨胀土内的砂沟以及埋设于所述砂沟中的PVC管，所述PVC管上开设有孔，各层渗排水管网（10）中的PVC管均连接有延伸出膨胀土顶面的注水管（11）。
7.根据权利要求1~4中任一项所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于：所述支挡构件（2）为桩板墙或重力式挡墙，所述桩板墙包括设于模型箱（1）内的支撑桩（21）以及连接于所述支撑桩（21）上的挡板（22）。
8.根据权利要求1~4中任一项所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于：所述膨胀土的顶面设有多个竖向布置的具有一定深度的砂孔（12）。
9.根据权利要求1~4中任一项所述的膨胀土侧向膨胀力综合测试装置，其特征在于：所述测试装置还包括用于测量支挡构件（2）变形量的百分表（13）以及用于测量支挡构件（2）内力的混凝土应变计。
CN201410330321.8A 2014-07-11 2014-07-11 膨胀土侧向膨胀力综合测试装置 Pending CN104062056A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410330321.8A CN104062056A (zh) 2014-07-11 2014-07-11 膨胀土侧向膨胀力综合测试装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410330321.8A CN104062056A (zh) 2014-07-11 2014-07-11 膨胀土侧向膨胀力综合测试装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104062056A true CN104062056A (zh) 2014-09-24

Family

ID=51549875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410330321.8A Pending CN104062056A (zh) 2014-07-11 2014-07-11 膨胀土侧向膨胀力综合测试装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104062056A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105043611A (zh) * 2015-06-16 2015-11-11 中山大学 一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置
CN105181204A (zh) * 2015-09-08 2015-12-23 长沙理工大学 膨胀土侧向膨胀力综合测试装置
CN105509934A (zh) * 2016-01-27 2016-04-20 三峡大学 一种测量膨胀水泥浆膨胀压应力的方法
CN105928643A (zh) * 2016-04-26 2016-09-07 西南科技大学 膨润土双向膨胀力测量仪
CN106018760A (zh) * 2016-07-14 2016-10-12 河北省电力勘测设计研究院 一种测量混凝土内部湿度的装置及方法
CN108445182A (zh) * 2018-02-09 2018-08-24 安徽省金田建筑设计咨询有限责任公司 测定硫酸盐渍土膨胀力的试验装置
CN109406758A (zh) * 2018-12-12 2019-03-01 桂林理工大学 膨胀土三向吸水膨胀率及膨胀力测试仪

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003083955A (ja) * 2001-09-10 2003-03-19 Kajima Corp 膨潤性土質材料の自己シール性能測定装置
CN102401778A (zh) * 2011-04-20 2012-04-04 河海大学 膨胀土胀缩表征参数的测量装置及其测量方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003083955A (ja) * 2001-09-10 2003-03-19 Kajima Corp 膨潤性土質材料の自己シール性能測定装置
CN102401778A (zh) * 2011-04-20 2012-04-04 河海大学 膨胀土胀缩表征参数的测量装置及其测量方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张颖钧: "裂土挡土墙模型试验缓冲层设置的研究", 《岩土工程学报》 *
王亮亮等: "中-强膨胀土地区铁路路堑基床动静态特性模型试验", 《岩土工程学报》 *
王年香等: "膨胀土挡墙侧向膨胀压力研究", 《水利学报》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105043611B (zh) * 2015-06-16 2017-12-29 中山大学 一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置
CN105043611A (zh) * 2015-06-16 2015-11-11 中山大学 一种膨胀土侧向膨胀力原位测试装置
CN105181204A (zh) * 2015-09-08 2015-12-23 长沙理工大学 膨胀土侧向膨胀力综合测试装置
CN105181204B (zh) * 2015-09-08 2017-12-08 长沙理工大学 膨胀土侧向膨胀力综合测试装置
CN105509934A (zh) * 2016-01-27 2016-04-20 三峡大学 一种测量膨胀水泥浆膨胀压应力的方法
CN105509934B (zh) * 2016-01-27 2018-03-16 三峡大学 一种测量膨胀水泥浆膨胀压应力的方法
CN105928643A (zh) * 2016-04-26 2016-09-07 西南科技大学 膨润土双向膨胀力测量仪
CN105928643B (zh) * 2016-04-26 2018-06-29 西南科技大学 膨润土双向膨胀力测量仪
CN106018760B (zh) * 2016-07-14 2018-03-13 中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司 一种测量混凝土内部湿度的装置及方法
CN106018760A (zh) * 2016-07-14 2016-10-12 河北省电力勘测设计研究院 一种测量混凝土内部湿度的装置及方法
CN108445182A (zh) * 2018-02-09 2018-08-24 安徽省金田建筑设计咨询有限责任公司 测定硫酸盐渍土膨胀力的试验装置
CN109406758A (zh) * 2018-12-12 2019-03-01 桂林理工大学 膨胀土三向吸水膨胀率及膨胀力测试仪
CN109406758B (zh) * 2018-12-12 2021-08-10 桂林理工大学 膨胀土三向吸水膨胀率及膨胀力测试仪

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104062056A (zh) 膨胀土侧向膨胀力综合测试装置
CN103105310A (zh) 模拟地铁盾构隧道施工引发地层变形的试验装置及方法
CN103278376B (zh) 土压平衡盾构开挖面稳定性控制模型试验装置
CN104060637B (zh) 一种碎石桩加固软土路基的土工离心模拟试验方法
CN104099953A (zh) 模拟基坑承压水位变化及稳定性的离心模型试验装置
CN102519811B (zh) 强度衰减路基变形和应力变化规律试验模型及试验方法
CN110208489B (zh) 一种路基土中毛细水上升高度的模拟试验装置及试验方法
CN104865371A (zh) 一种真空作用下软基加固实验装置及实验方法
CN203132854U (zh) 一种模拟地铁盾构隧道施工引发地层变形的试验装置
CN104914231A (zh) 基坑群开挖顺序及支撑情况对地层影响的模型试验装置
CN103308393B (zh) 地层劈裂抗力试验装置及测定方法
CN203365430U (zh) 桩承式加筋路堤三维土拱效应试验装置
CN109853646A (zh) 基坑承压水降水室内模拟试验装置及其试验方法
CN103389364A (zh) 桩承式加筋路堤三维土拱效应试验装置和方法
CN104196064A (zh) 一种挡土墙失稳模型试验装置及安装、试验方法
He et al. Experimental study on the vertical deformation of soils due to groundwater withdrawal
CN207081620U (zh) 含有承压水地层的基坑坑底稳定性测试装置
CN110528602A (zh) 地下连续墙不同地下水位工况下土的侧压力试验模拟装置
Zhao et al. Field infiltration of artificial irrigation into thick loess
CN104062419B (zh) 膨胀土竖向膨胀力减胀效果综合测试装置
Beiranvand et al. Monitoring and numerical analysis of pore water pressure changes Eyvashan dam during the first dewatering period
CN114518292A (zh) 斜跨坎儿井的高速铁路路基的模型试验装置及试验方法
CN105181204A (zh) 膨胀土侧向膨胀力综合测试装置
CN210797676U (zh) 模拟基坑突涌灾变全过程的装置
CN109827883B (zh) 一种模拟深基坑工程管道破裂工况下排桩支护基坑稳定性研究的试验装置与试验方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140924