CN106370590A - 现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土工程勘察技术领域，尤其是一种现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置及其测试方法，其特征在于：所述测试装置至少包括顶板、底座和具有应力传感器的压力装置，所述顶板和所述底座之间通过连接杆连接固定，所述底座上开设有容置槽，所述压力装置的设置在所述顶板和所述底座之间并可在两者之间上下移动，所述压力装置的一端穿出所述顶板，另一端朝向所述容置槽；所述连接杆上设置有卡尺，所述压力装置的一侧表面上固定设置有标杆，所述标杆指向所述卡尺。本发明的优点是：原理鲜明，能够准确判断砂、粉性土密实状态；操作方便，尤其适用于现场适用；各部件功能明确，结构合理，便于适用；整体性强，实用性强。

Description

现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察技术领域，尤其是一种现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置及其测试方法。

背景技术

随着高铁、地铁、轻轨、高层建筑等市政、城际交通工程的迅速发展，工程建设对工程技术的各方面要求也越来越高。岩土工程勘察设计是各类工程得以进一步结构设计、施工的重要基础，是保证整个工程顺利、安全的大前提。钻孔勘探是目前岩土工程勘察的主要形式，钻探质量的好坏，关乎地质分层及设计成果的准确性。在砂、粉性土地区，土体密实度是技术人员分层的主要参考指标。国内现行行业经验中，往往通过现场标准贯入试验结合规范判定测试土层的密实状态。标准贯入试验操作程序复杂，试验成果受钻机操作水平、孔深测定精准度的影响较大，且试验点间距较大，技术人员单单依靠标贯数据，无法准确划定不同性质砂、粉性土的分层界线。体积压缩法，根据砂、粉性原状土样在特定压力作用下的体积压缩量，划定其密实度，便于技术人员准确把握分层边界，且解决了勘探现场作业人员漏打、错打、混打标贯测试点的弊端。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置及其测试方法，通过对砂、粉土试样进行施压，分析压力值与该压力值所对应的位移值，实现砂、粉性土密实状态的判定。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置，其特征在于：所述测试装置至少包括顶板、底座和具有应力传感器的压力装置，所述顶板和所述底座之间通过连接杆连接固定，所述底座上开设有容置槽，所述压力装置的设置在所述顶板和所述底座之间并可在两者之间上下移动，所述压力装置的一端穿出所述顶板，另一端朝向所述容置槽；所述连接杆上设置有卡尺，所述压力装置的一侧表面上固定设置有标杆，所述标杆指向所述卡尺。

所述压力装置包括施力板、传力杆、配重体、施力杆和施力体，所述施力板设置在所述顶板的上方，所述传力杆贯穿所述顶板，其一端与所述施力板连接固定，另一端与所述配重体连接固定，所述配重体设置在所述顶板和所述底座之间，所述标杆固定设置在所述配种块上，所述施力杆的一端与所述配重体连接固定，所述应力传感器设置在所述配重体与所述施力杆之间，所述施力杆的另一端与所述施力体连接固定，所述施力体朝向所述容置槽且其外轮廓的形状、大小与所述容置槽的形状、大小相吻合适配。

在所述施力板的两侧分别固定连接有施力扳手，在所述顶板的顶面固定设置有传力扳手，所述传力扳手与所述施力扳手的位置对应，所述施力扳手以及所述传力扳手构成反力传递结构。

在所述顶板和所述底座之间设置有若干根连接杆，每根连接杆上均设置有所述卡尺，所述压力装置上固定设置有分别与各所述卡尺位置对应的所述标杆，所述标杆分别指向对应的所述卡尺。

一种涉及上述的现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置的测试方法，其特征在于：所述测试方法至少包括以下步骤：

现场取出砂、粉性土的土样后分割成与容置槽相吻合适配的试样，并将所述试样放置到所述容置槽之中；

利用配重体的自重对所述试样进行预压，并记录应力传感器的数据以及标杆所指向的卡尺上的读数；

向下按压施力板，通过传力杆、配重体、施力杆和施力体施力于位于所述容置槽的所述试样上，同时记录所述应力传感器的数据以及标杆所指向的卡尺上的读数；

将各应力值转换为压力值，分析所述压力值与在标杆的位移值，判断所述试样的密实状态。

利用所述施力板、施力扳手以及传力扳手构成反力传递结构向所述试样施加压力。

本发明的优点是：原理鲜明，能够准确判断砂、粉性土密实状态；操作方便，尤其适用于现场适用；各部件功能明确，结构合理，便于适用；整体性强，实用性强；可在现场拼装组合，方便携带，适于推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

图2为本发明的成果曲线图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1所示，图中标记1-21分别表示为：测试装置1、顶板2、底座3、连接杆4、施力板5、施力扳手6、传力扳手7、传力杆8、杆段垫片9、进出口10、配重体11、施力杆端12、施力锥体13、试样14、容置槽15、应力传感器16、应力显示器17、卡尺18、读数标杆19、螺纹20、螺纹21。

实施例：如图1所示，本实施例中现场砂、粉性土密实状态的测试装置1由顶板2、底座3及连接杆4构成主体框架，在顶板2和底座3之间设置有三根连接杆4，连接杆4的两端分别与顶板2和底座3构成固定连接从而使顶板2和底座3构成一体结构。三根连接杆4均匀布置在顶板2和底座3之间。

如图1所示，在顶板2和底座3之间设置有施力装置，施力装置包括施力板5、传力杆8、配重体11以及施力锥体13，其中施力板5设置在顶板2的上方且其与传力杆8的一端连接固定，传力杆8的顶端穿入施力板5，且两者的连接处固定设置有杆段垫片9，从而使施力板5和传力杆8构成一体结构，保证施力时的稳定性。传力杆8的杆体通过开设在顶板2上的进出口10贯穿顶板2，其底端通过螺纹20与配重体11的顶部构成可拆卸式的连接固定，配重体11的底部为施力杆段12，施力杆端12通过螺纹21与施力锥体13构成可拆卸式的连接固定。由上述部件构成的施力装置整体可在顶板2和底座3之间上下移动。在底座3的中心位置上开设有容置槽15，容置槽15用于放置砂、粉性土的试样14。施力锥体13设置于容置槽15的上方且朝向容置槽15，施力锥体13的外轮廓形状、大小与容置槽15的形状、大小相吻合适配；当施力装置在顶板2和底座3之间向下移动时，施力锥体13可对放置在容置槽15内的试样14施加压力，所施加的压力通过应力传感器16测得，应力传感器16设置在配重体11的底部，与施力杆端12之间。在配重体11的表面设置有应力显示器17，应力显示器17与应力传感器16构成数据连接，即接收并显示应力传感器16所测得应力值。

如图1所示，在配重体11的一侧固定设置有读数标杆19，在一根连接杆4上设置有卡尺18，读数标杆19的断头与该连接杆4无缝贴合，以使读数标杆19指向卡尺18，已测量配重体11在不同压力作用下的位移值。

如图1所示，在施力板5的两侧分别固定设置有施力扳手6，在两个施力扳手6的下方分别设置有传力扳手7，两个传力扳手7均固定在顶板2的表面上。在使用时，施力板5、施力扳手6以及传力扳手7构成反力传递结构。反力传递结构可保证使用者所施加的压力是均匀分散到试样14上的，避免单独下压施力板5造成的施压不均所造成的位移值失准现象。但在保证施力均匀的前提下，也可以单独下压施力板5来对试样14施压。

本实施例在使用时，具有如下步骤：

1）在现场取出砂、粉性土之后，对其进行分割，从而取得与容置槽15的形状、大小相吻合适配的试样14。向上提拉施力板5，使施力锥体13从容置槽15上方移开，随后将试样14放置到容置槽15之中。

2）放下施力板5，利用配重体11的自重，对试样14进行预压，消除试样14中因取样工艺所造成的初始空隙，提高判断精度。记录此时应力显示器17所显示的应力传感器16所测得的应力值，以及读数标杆19所指向的卡尺18上的位移值。

3）技术人员向下按压施力扳手6，同时向上提拉传力扳手7，利用反力传递原理，将所施加的压力通过传力杆8依次传给配重体11、施力杆端12、施力锥体13，最终传递至试样14上。

4）在步骤3）的施压过程中，记录应力显示器17所显示的应力传感器16所测得的应力值，以及读数标杆19所指向的卡尺18上的位移值。

5）将应力值转换为压力值，并绘制压力-位移曲线表。将所绘制的压力-位移曲线表与图2所比对，从而判定试样14的密实状态。图2所示的压力-位移标准曲线表可根据试验孔标贯，结合规范、经验综合绘制，砂、粉性土密实状态在图2中表现为斜度，即压力与位移之间的变化趋势。当压力与位移的比值较大，即在一定压力条件下，位移变化巨大时，其绘制的压力-位移曲线表斜度较大，一般处于图2中的松散范围内，此时可判定砂、粉性土密实状态为松散状态。以此类推，对比根据实际试验所绘制的压力-位移曲线表与图2，可便捷快速地判定砂、粉性土的密实状态。

在具体绘制压力-位移曲线表时，一般会表现为，在施压前段过程中，位移变化大，而在施压中段过程中，位移变化逐渐降低直至0，最后在施压后段过程中，不再产生位移。因此压力-位移曲线表一般表现为抛物线，该抛物线穿越图2中的多个区域。而面对这种情况，可规定施压前段所代表的压力-位移变化趋势为代表砂、粉性土密实状态的实际趋势，即该抛物线初始处于“松散”、“稍密”、“中密”、“密实”中的一个区间内时，就判断该试样为该区间所对应的密实状态。

本实施例在具体实施时：由于测试装置是基于人工快速判定的目的，因此为了提高判定精度，可在每根连接杆4上分别设置卡尺18，同时在配重体11的侧表面上设置与每根连接杆4上的卡尺18分别构成对应的读数标杆19。这样一来，可根据应力多个位移值进行判断，若位移值不同时，可适当调整施压方式，或者取位移平均值，亦或是重新取样再次进行测试，以避免人为操作所带来的判定精度的降低。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，如：顶板2、底座3的形状、大小；连接杆4的数量，形状等，故在此不一一赘述。

Claims (6)

1.一种现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置，其特征在于：所述测试装置至少包括顶板、底座和具有应力传感器的压力装置，所述顶板和所述底座之间通过连接杆连接固定，所述底座上开设有容置槽，所述压力装置的设置在所述顶板和所述底座之间并可在两者之间上下移动，所述压力装置的一端穿出所述顶板，另一端朝向所述容置槽；所述连接杆上设置有卡尺，所述压力装置的一侧表面上固定设置有标杆，所述标杆指向所述卡尺。

2.根据权利要求1所述的一种现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置，其特征在于：所述压力装置包括施力板、传力杆、配重体、施力杆和施力体，所述施力板设置在所述顶板的上方，所述传力杆贯穿所述顶板，其一端与所述施力板连接固定，另一端与所述配重体连接固定，所述配重体设置在所述顶板和所述底座之间，所述标杆固定设置在所述配种块上，所述施力杆的一端与所述配重体连接固定，所述应力传感器设置在所述配重体与所述施力杆之间，所述施力杆的另一端与所述施力体连接固定，所述施力体朝向所述容置槽且其外轮廓的形状、大小与所述容置槽的形状、大小相吻合适配。

3.根据权利要求2所述的一种现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置，其特征在于：在所述施力板的两侧分别固定连接有施力扳手，在所述顶板的顶面固定设置有传力扳手，所述传力扳手与所述施力扳手的位置对应，所述施力扳手以及所述传力扳手构成反力传递结构。

4.根据权利要求1所述的一种现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置，其特征在于：在所述顶板和所述底座之间设置有若干根连接杆，每根连接杆上均设置有所述卡尺，所述压力装置上固定设置有分别与各所述卡尺位置对应的所述标杆，所述标杆分别指向对应的所述卡尺。

5.一种涉及权利要求1-5所述的现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置的测试方法，其特征在于：所述测试方法至少包括以下步骤：

现场取出砂、粉性土的土样后分割成与容置槽相吻合适配的试样，并将所述试样放置到所述容置槽之中；

利用配重体的自重对所述试样进行预压，并记录应力传感器的数据以及标杆所指向的卡尺上的读数；

向下按压施力板，通过传力杆、配重体、施力杆和施力体施力于位于所述容置槽的所述试样上，同时记录所述应力传感器的数据以及标杆所指向的卡尺上的读数；

将各应力值转换为压力值，分析所述压力值与在标杆的位移值，判断所述试样的密实状态。

6.根据权利要求5所述的一种现场判定砂、粉性土密实状态的测试装置的测试方法，其特征在于：利用所述施力板、施力扳手以及传力扳手构成反力传递结构向所述试样施加压力。