CN106771061B

CN106771061B - 勘探工程土壤膨胀测量装置以及测量方法

Info

Publication number: CN106771061B
Application number: CN201611098410.XA
Authority: CN
Inventors: 韩少鹏
Original assignee: Qingyuan Yuese Geological Engineering Co
Current assignee: Qingyuan Yuese Geological Engineering Company
Priority date: 2016-12-03
Filing date: 2016-12-03
Publication date: 2019-03-29
Anticipated expiration: 2036-12-03
Also published as: CN106771061A

Abstract

勘探工程土壤膨胀测量装置以及测量方法，包括：第一环刀，第二环刀，密封基座、固定顶板以及供水槽；第一环刀以及第二环刀设置于密封基座上，土壤试样设置于第一环刀内；第一环刀的直径小于第二环刀，第一环刀设置于第二环刀内，与第二环刀同圆心设置；第一环刀和第二环刀之间设置透水石；第一环刀包括上半部以及下半部，上半部为密封结构，下半部沿周向均匀设置透水孔；供水槽通过管路向所述第一环刀以及第二环刀之间的空间供水；固定顶板设置于土壤试样上方，包括顶板以及与顶板固定的T形杆，T形杆能够通过螺栓固定于所述密封基座。

Description

勘探工程土壤膨胀测量装置以及测量方法

技术领域

本发明涉及一种土壤测量装置，尤其是涉及一种勘探工程膨胀土测量装置以及测量方法。

背景技术

膨胀土是一种吸水膨胀软化、失水收缩开裂的特殊粘性土。膨胀土特性主要包括胀缩性、超固结性、裂隙性以及强度衰减特性等。膨胀土工程性状的特殊性表现为吸水膨胀软化，失水收缩干裂；强度随含水率的变化波动幅度大，峰值强度高、残余强度低；具有超固结性和裂隙性。膨胀土作为路基工程中常见的一种特殊土路基，常在水和交通荷载的共同作用下发生路基下沉外挤、基床翻浆冒泥以及滑坡等病害。

我国膨胀土主要分布在云南、广西、河南、湖北、山西、陕西、甘肃、新疆、内蒙、东北等地区。在这些膨胀土膨胀土地区的工程建设中，常用膨胀土作为建筑物以及工程的地基。由于膨胀土含有强亲水性土矿物成分如蒙脱石和伊利石，使得膨胀土吸水膨胀，失水收缩，从而引起建筑物的开裂、倾斜破坏，或使开挖体的边坡产生滑移失稳等现象，对工程建筑产生极大的危害。

因而从某种意义上讲，膨胀土对工程建筑的危害无所不包，成为浅表层轻型工程建设的技术难题。加强对膨胀土工程特性的研究，总结探讨其内在的变形规律性，对工程建设具有十分重要的经济意义和工程实践价值。

在膨胀土众多膨胀指标之中,有荷膨胀率是最具有工程指导意义的一项,表征在一定的上覆荷载及侧限条件下,膨胀土吸水膨胀的强弱,能够较为真实地模拟路基实际受荷状态。因此研究膨胀土的有荷膨胀率具有十分重大的工程实际意义。

现有技术中，膨胀土的膨胀率的测量方法通常是在含水容器中底部设置透水石层，将土壤试样设置于透水石层上，容器内的水通过透水石层传递到土壤试样中，使土壤膨胀后测量土壤的膨胀力或者膨胀率，例如上海大学、北京交通大学、以及山东大学分别在201210390847.6、201310311612.8、CN201510059071.8的发明专利中所示的。

但是，现有技术的上述技术方案中，测量容器中的水从试样的底部或者顶部渗透到试样中需要足够长的时间，而对于土壤膨胀力或者膨胀力的测量需要在整个测量周期中多个时间节点进行测量，对于早期的测量节点测量容器中水还没有完全渗透到试样中，导致测量值无法反应试样的真实物理参数。

发明内容

本发明提供了一种土壤试样膨胀测量装置以及测量方法，能够在土壤膨胀测量中对于早期的测量节点也能够反应试样的真实物理参数。

作为本发明的一个方面，提供了一种土壤试样膨胀测量装置，包括：第一环刀，第二环刀，密封基座、固定顶板以及供水槽；所述第一环刀以及第二环刀设置于所述密封基座上，所述土壤试样设置于第一环刀内；所述第一环刀的直径小于第二环刀，所述第一环刀设置于第二环刀内，与第二环刀同圆心设置；所述第一环刀和第二环刀之间设置透水石；所述第一环刀包括上半部以及下半部，所述上半部为密封结构，所述下半部沿周向均匀设置透水孔；所述供水槽通过管路向所述第一环刀以及第二环刀之间的空间供水；所述固定顶板设置于土壤试样上方，包括顶板以及与顶板固定的T形杆，所述T形杆能够通过螺栓固定于所述密封基座。

优选的，所述密封基座上表面设置以圆点为零点，左右两侧延伸的刻度线。

优选的，所述试样为环形试样。

优选的，所述土壤为膨胀土。

优选的，所述第一环刀外表面能够贴附滤纸。

优选的，所述T形杆为可伸缩杆。

优选的，所述土壤试样的高度低于所述第一环刀下半部高度。

优选的，还包括塑料薄膜，所述塑料薄膜用于包裹所述第一环刀外表面，其高度高于所述第一环刀。

作为本发明的另外一个方面，提供上述土壤试样膨胀测量装置的测量方法，包括如下步骤：（1）准备试验用土；（2）通过第一环刀以及直径小于第一环刀的内环刀在密封基座上将试验用土制备试样；制备成的试样位于第一环刀内；（3）在第一环刀外表面贴附滤纸；在滤纸外表面包裹高度高于所述第一环刀的塑料薄膜；（4）向第一环刀和第二环刀之间的空间加入透水石；（5）调整T形杆的高度，使固定顶板与试样顶部紧密接触，通过螺栓使固定顶板固定，确定土壤试样内环的初始直径；（6）通过供水槽向第一环刀和第二环刀之间的空间注入测试水；（7）在测试水到达第一环刀和第二环刀之间空间的底部后，向上抽拉滤纸外表面包裹的塑料薄膜，使塑料薄膜的底部与试样顶部位于同一高度；（8）间隔特定时间，记录土壤试样内环的实时直径，直到试样膨胀结束。

优选的，所述步骤（2）中，先将第一环刀下半部的外表面包裹塑料薄膜，通过第一环刀以及直径小于第一环刀的内环刀在密封基座上制备将试验用土制备试样；试样制备完毕后，将所述塑料薄膜由所述第一环刀去除。

优选的，所述第二环刀由透明材料设置，在所述步骤（4）中，在向第一环刀和第二环刀之间的空间加入透水石前，在所述第二环刀的内壁底部设置一圈环形PH试纸；所述步骤（6）中，所述测试水为酸性水或者碱性水；在所述步骤（7）中，根据所述环形PH试纸的颜色变化判断测试水到达第一环刀和第二环刀之间空间的底部。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。

如图1所示，本发明实施例的土壤试样膨胀测量装置，包括：密封基座10，第一环刀20，第二环刀30，固定顶板40以及供水槽50。

其中，密封基座10设置于底部，第一环刀20以及第二环刀30设置于密封基座10上。第一环刀20的直径小于第二环刀30，第一环刀20设置于第二环刀30内，与第二环刀30同圆心设置。在检测时，环形土壤试样60设置于密封基座10上，位于第二环刀30内，与第二环刀30同心。环形土壤试样60使用待检测的膨胀土制备。在密封基座10上表面设置以圆点为零点，左右两侧延伸的刻度线。从而，通过刻度线能够确定环形土壤试样60膨胀后的内径。

第一环刀20包括上半部21以及下半部22，上半部21为密封结构，下半部22沿周向均匀设置透水孔23。优选的，由于水压随着深度增加，可以将透水孔23的直径从下半部22的底部到顶部逐渐增大，从而使试样的各个高度渗透均匀的水量。在检测时，在第一环刀20的外表面贴附滤纸24。在第一环刀20的下半部22和第二环刀30之间设置透水石区域25，供水槽50通过管路51向第一环刀20以及第二环刀30之间的透水石区域25供水。

固定顶板40设置于土壤试样上方，包括顶板41以及与顶板41固定的T形杆42。T形杆42为可伸缩杆，通过调节其高度能够使顶板41紧贴于环形土壤试样60的上表面。T形杆42能够通过螺栓43固定于密封基座10。

本发明实施例的土壤试样膨胀测量装置的测量方法，包括如下步骤：（1）准备试验用土；（2）通过第一环刀20以及直径小于第一环刀20的内环刀在密封基座10上将试验用土制备土壤试样60；制备成的土壤试样60位于第一环刀20内；（3）在第一环刀20外表面贴附滤纸24；在滤纸24外表面包裹高度高于第一环刀20的不透水的塑料薄膜；（4）向第一环刀20和第二环刀30之间的透水石区域25加入透水石；（5）调整T形杆42的高度，使固定顶板40与土壤试样60顶部紧密接触，通过螺栓43使固定顶板固定，通过密封基座10上的刻度确定土壤试样60内环的初始直径；（6）通过供水槽50向第一环刀20和第二环刀30之间的空间注入测试水；（7）在测试水到达第一环刀20和第二环刀30之间空间的底部后，向上抽拉滤纸24外表面包裹的塑料薄膜，使塑料薄膜的底部与土壤试样60顶部位于同一高度；将塑料薄膜高于土壤试样60的部分剪切去除；（8）间隔特定时间，记录土壤试样60内环的实时直径，直到土壤试样60膨胀结束；（9）通过各个测试时间的测量值，确定土壤试样60在各个测试时间的膨胀率。

优选的，所述步骤（2）中，先将第一环刀20下半部22的外表面包裹塑料薄膜，通过第一环刀20以及直径小于第一环刀20的内环刀在密封基座10上制备将试验用土制备土壤试样60；土壤试样60制备完毕后，将塑料薄膜由第一环刀20去除。

优选的，第二环刀30由透明材料设置，在所述步骤（4）中，在向第一环刀20和第二环刀30之间的空间加入透水石前，在第二环刀30的内壁底部设置一圈环形PH试纸；在步骤（6）中，将测试水设置为酸性水或者碱性水；在所述步骤（7）中，根据环形PH试纸的颜色变化判断测试水到达第一环刀20和第二环刀30之间空间的底部。

通过本发明的上述实施例，使在膨胀土的测试过程中，测量容器中的水均匀得渗透到试样中，从而使测量过程中各个时间节点的测量值更加准确。

综上所述，本发明所述的实施方式仅提供一种最佳的实施方式，本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本发明所揭示的内容而作各种不背离本发明创作精神的替换及修饰；因此，本发明的保护范围不限于实施例所揭示的技术内容，故凡依本发明的形状、构造及原理所做的等效变化，均涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种土壤试样膨胀测量装置，包括：第一环刀，第二环刀，密封基座、固定顶板以及供水槽；所述第一环刀以及第二环刀设置于所述密封基座上，所述土壤试样设置于第一环刀内；所述第一环刀的直径小于第二环刀，所述第一环刀设置于第二环刀内，与第二环刀同圆心设置；所述第一环刀和第二环刀之间设置透水石；所述第一环刀包括上半部以及下半部，所述上半部为密封结构，所述下半部沿周向均匀设置透水孔；所述供水槽通过管路向所述第一环刀以及第二环刀之间的空间供水；所述固定顶板设置于土壤试样上方，包括顶板以及与顶板固定的可伸缩杆T形杆，所述可伸缩杆T形杆能够通过螺栓固定于所述密封基座。

2.根据权利要求1所述的土壤试样膨胀测量装置，其特征在于：所述密封基座上表面设置以圆点为零点，左右两侧延伸的刻度线。

3.根据权利要求2所述的土壤试样膨胀测量装置，其特征在于：所述试样为环形试样。

4.根据权利要求3所述的土壤试样膨胀测量装置，其特征在于：所述土壤为膨胀土。

5.根据权利要求4所述的土壤试样膨胀测量装置，其特征在于：所述第一环刀外表面能够贴附滤纸。

6.根据权利要求5所述的土壤试样膨胀测量装置，其特征在于：所述土壤试样的高度低于所述第一环刀下半部高度。

7.根据权利要求6所述的土壤试样膨胀测量装置的测量方法，包括如下步骤：（1）准备试验用土；（2）通过第一环刀以及直径小于第一环刀的内环刀在密封基座上将试验用土制备试样；制备成的试样位于第一环刀内；（3）在第一环刀外表面贴附滤纸；在滤纸外表面包裹高度高于所述第一环刀的塑料薄膜；（4）向第一环刀和第二环刀之间的空间加入透水石；（5）调整T形杆的高度，使固定顶板与试样顶部紧密接触，通过螺栓使固定顶板固定，确定土壤试样内环的初始直径；（6）通过供水槽向第一环刀和第二环刀之间的空间注入测试水；（7）在测试水到达第一环刀和第二环刀之间空间的底部后，向上抽拉滤纸外表面包裹的塑料薄膜，使塑料薄膜的底部与试样顶部位于同一高度；（8）间隔特定时间，记录土壤试样内环的实时直径，直到试样膨胀结束。