CN112415174A - 一种多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

一种多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置及其试验方法，其装置的主要构成是：环刀内土样上下表面放置金属透水石，环刀外设置有金属套筒，上金属透水石上方设置有活塞，活塞上固定连接有活塞连杆，活塞连杆与金属套筒壁间形成空腔；活塞连杆上部通过位移连杆与LVDT直线位移传感器相连，活塞罩顶部与压力计连接；PEG溶液容器放置在电子天平上，进水管和出水管的一端进入PEG溶液容器，另一端与下金属透水石的下表面接触，进水管中部设置有蠕动泵；液体控温箱的输出、输入接头通过管道与充有硅油的螺旋管连接；数据采集器与LVDT直线位移传感器、压力计和液体控温箱连接。本发明适用于测量不同刚度边界条件及不同温度下的膨胀力和膨胀量。

Description

一种多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及一种土工测试仪器及其试验方法，尤其涉及一种非饱和膨胀土胀缩试验装置及其试验方法。

背景技术

非饱和膨胀土是指土壤中富含亲水性矿物，且土中孔隙并非全部由水填充，而是由空气和水共同填充的一类土。非饱和膨胀土由于土颗粒孔隙中存在气体，且亲水性强，具有吸水膨胀、失水收缩及反复胀缩变形特性。而土木工程中的路基或边坡绝大多数都是非饱和膨胀土，其胀缩变形特性会影响上覆的路面或挡土墙的稳定和安全。必须获得在不同环境湿度下路基或边坡(非饱和膨胀土)的胀缩特性，以便在路基或边坡的抗胀缩设计、施工和维护中，保证路基或边坡的胀缩在安全限度内，避免路基路面、边坡挡土墙的开裂、破损。

现有的非饱和膨胀土的膨胀试验测试装置，先通过固结仪向环刀中的试验土样施加特定载荷，再向土样灌水至土样不再膨胀，测量出土壤的膨胀量(灌水前后土样的高度差)；再在土样表面逐级增加载荷，至土样高度回归至灌水前的高度，此时的载荷值，即为待测土样的膨胀力。其存在的问题是：(1)为了测试膨胀力，必须在灌水膨胀后，另增加一个加载压缩的过程，其测试操作复杂、测试时间长。(2)灌水膨胀过程中的最大膨胀力即灌水膨胀结束时的膨胀力，理论上等于加压压缩回归至土样原高度时的压力(载荷)，但实际膨胀过程中的最大膨胀力与加压回缩结束时的压力存在偏差，导致其测试误差大、不准确。(3)土样膨胀时边界刚度固定为零(为自由膨胀)，不能测出不同边界刚度条件下土样的膨胀参数。(4)只能测出完全饱和吸水状态下的土壤膨胀度和膨胀力，不能测出土壤在不同湿度的非饱和状态下的土壤膨胀度和膨胀力；且只能测出膨胀结束时的最大膨胀力，而不能实时测出膨胀过程中的土壤膨胀力的动态变化值；进而无法分析得出土壤的膨胀机理及其相应的治理措施。

发明内容

本发明的第一发明目的是提供一种多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置，该装置能实时动态的得到不同刚度、不同环境湿度条件下，非饱和膨胀土样的胀缩特性数据，其测试结果误差小、可靠性高，能为路基或边坡的抗胀缩设计、施工和维护提供更可靠的测试依据；且其测试成本低，操作简单、方便；还便于进一步分析得出土壤的胀缩机理及其相应的治理措施。

本发明实现其第一发明目的所采用的的技术方案是，一种多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置，包括土样室单元、环境湿度模拟单元、数据测控单元，其特征在于：

所述的土样室单元的组成为：

底座上表面中部设置有圆形的凹槽，凹槽内从下至上放置有下金属透水石、半透膜、环刀，所述环刀内从下至上依次放置有非饱和膨胀土样、上金属透水石；所述的环刀高出上金属透水石，环刀外壁嵌入活塞套筒下部的环刀槽内；活塞套筒及环刀上部形成的活塞腔内套有活塞，活塞与上金属透水石的上表面接触；活塞顶部固定连接有活塞连杆，排气管穿过活塞及活塞连杆与活塞套筒和活塞连杆形成的空腔连通；所述的空腔下部铺有塑料膜；

所述的环境湿度模拟单元的组成为：

进液管和出液管的土样室端穿过底座与下金属透水石的底面相接，进液管和出液管的另一端伸入带磁力搅拌器的储液缸的PEG溶液中，PEG溶液上覆有一层石蜡油；所述的出液管上串接蠕动泵，储液缸置于电子天平上；

所述的数据测控单元的组成为：

所述的底座上设有反力架，反力架的立杆下部与活塞套筒外壁螺栓连接；所述的活塞连杆上部罩有铝罩，活塞连杆的顶部固定连接有横板，横板两端穿出铝罩侧面的条形孔；横板的一端与LVDT位移测量传感器的感应头相连，LVDT位移测量传感器固定在反力架的立杆上；铝罩底部的法兰与活塞连杆外套的弹簧的顶部相接，弹簧的下端与活塞顶部连接；铝罩的顶部通过钢珠与压力计相接，压力计的基座固定在反力架的横梁中部的下方；

所述的压力计、LVDT位移测量传感器和电子天平均与数据采集器电连接。

本发明的第二发明目的是提供一种使用多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置对非饱和膨胀土进行胀缩特性测试的方法，该方法能快速、方便的得到不同刚度、不同环境湿度条件下，非饱和膨胀土样的实时动态胀缩特性数据。

本发明实现其第二发明目的所采用的技术方案是，一种使用上述的多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置，对非饱和膨胀土的胀缩特性进行测试的方法，其步骤为：

A、试验前，测量并记录环刀中的非饱和膨胀土样的初始含水率、初始干密度和初始质量；

B、启动磁力搅拌器，磁力搅拌器对储液缸内的PEG溶液进行搅拌，使储液缸内的PEG溶液的浓度均匀；启动蠕动泵，PEG溶液经蠕动泵、出液管、储液缸、进液管、下金属透水石、出液管、蠕动泵形成循环；下金属透水石的PEG溶液通过半透膜与非饱和膨胀土样进行水交换，使非饱和膨胀土样吸水膨胀或失水收缩；吸水膨胀或失水收缩过程中，非饱和膨胀土样通过排气管向活塞上部的空腔排气或吸气；

C、开启电子天平和数据采集器，数据采集器实时记录：压力计测出的非饱和膨胀土样的膨胀力、LVDT位移测量传感器测出非饱和膨胀土样的胀缩位移和电子天平测出的储液缸内PEG溶液的质量；至LVDT位移测量传感器测出的非饱和膨胀土样的胀缩位移两小时保持不变，即完成试验；

D、更换非饱和膨胀土样、不同刚度的弹簧和不同浓度的PEG溶液，重复步骤A、B、C步的操作，即得到不同土样、不同刚度、不同环境湿度条件下的非饱和膨胀土样的胀缩特性数据。

本发明的工作过程和原理是：

PEG溶液即聚乙二醇溶液，该溶液中的水势变化范围大、且仅受浓度调节。选用低浓度的PEG溶液，其水势大于土样的水势，PEG溶液对水的吸力小于土样对水的吸力，下金属透水石中PEG溶液中的水，通过只能透水的半透膜渗透进入非饱和膨胀土中，使非饱和膨胀土吸水膨胀；以模拟环境湿度大，土壤含水量小的土壤吸水膨胀过程。在土壤吸水膨胀过程中：一方面土样膨胀带动活塞、活塞连杆、横板向上移动，由横板一端上方的LVDT位移测量传感器，实时动态的将非饱和膨胀土的胀缩位移传递给数据采集器，即得出非饱和膨胀土在吸水膨胀过程中的实时膨胀量；另一方面，土样膨胀，依次推动活塞、活塞上的弹簧、弹簧顶部的铝罩、钢珠，抵压反力架上的压力计，将非饱和膨胀土膨胀时的膨胀力传递给压力计，数据采集器采集压力计的数据，得到非饱和膨胀土在吸水膨胀过程中的实时膨胀力。同时，由于非饱和膨胀土的吸水量等于储液缸内PEG溶液质量的减少量，由天平实时测出的储液缸及其PEG溶液的质量，即得出非饱和膨胀土在吸水膨胀过程中的实时吸水量。

选用高浓度的PEG溶液，其水势小于土样的水势，即其对水的吸力大于土样对水的吸力，下金属透水石中PEG溶液吸收非饱和膨胀土中的水，即非饱和膨胀土中的水通过只能透水的半透膜渗透进入下金属透水石，使非饱和膨胀土失水收缩，以模拟环境湿度小，土壤含水量大的土壤失水收缩过程。在土壤失水收缩过程中：土样收缩带动活塞、活塞连杆、横板在自重的作用下向下沉降，由横板一端上方的LVDT位移测量传感器，实时动态的将非饱和膨胀土的收缩位移传递给数据采集器，即可得出非饱和膨胀土在失水收缩过程中的实时失水收缩量。同时，由天平实时测出的储液缸及其PEG溶液的质量，即得出非饱和膨胀土在失水收缩过程中的实时失水量。

随着非饱和膨胀土的吸水膨胀或失水收缩的进行，PEG溶液的水势与土样的水势差逐渐缩小直至相等，其对水的吸力等于土样对水的吸力，非饱和膨胀土的吸水或失水过程结束，天平得出的实时吸水量或实时失水量为零；进而非饱和膨胀土的吸水膨胀或失水收缩过程结束，非饱和膨胀土样的胀缩位移保持不变，试验完成。

由于土样与PEG溶液交换的水量与整个储液缸中的液量相比，可以忽略不计；加之，磁力搅拌器的搅拌和蠕动泵的循环泵送，使下金属透水石处的PEG溶液浓度始终保持不变。从而测出的膨胀量、膨胀力和压缩量，为选用浓度PEG溶液的特定吸力条件下的非饱和膨胀土吸水膨胀和失水收缩的胀缩特性。

更换不同的土样、选用不同浓度的PEG溶液，即可测出在不同的湿度环境条件下不同地区的不同土体的吸水膨胀或失水收缩特性。

更换不同刚度的弹簧，可得到不同刚度边界条件下的土体的吸水膨胀或失水收缩特性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明巧妙的利用了PEG溶液的水势变化范围大、且能方便的通过浓度来调节的特点，辅之以半透膜为核心的土样室和环境湿度模拟结构：既可以采用低浓度的PEG溶液，以模拟大雨、暴雨下，路基或边坡被大水浸没的超湿度环境；又可以采用中浓度的PEG溶液，以模拟小雨、高湿度阴天下的中湿度路基或边坡吸水或失水环境；也可以采用高浓度的PEG溶液，以模拟晴天等干燥环境下，路基或边坡失水的低湿度、干燥环境。也即本发明可以方便的模拟并测试出不同的自然环境湿度下，非饱和膨胀土的吸水膨胀和失水收缩特性。解决了现有技术只能通过浸水方式，模拟和测试出高湿度环境下，非饱和膨胀土体的饱和吸水膨胀特性，而不能测试中低湿度环境，即少雨、干旱地区的非饱和膨胀土吸水膨胀特性和失水收缩特性这一技术难题。

二、较之现有技术在膨胀完成后，再在土样表面逐级增加载荷，以土样高度压回至灌水前高度时的载荷作为土样膨胀完成时的膨胀力，本发明在吸水膨胀的过程中，同步完成膨胀力的测试；省掉了膨胀后的压缩操作及加载装置，其测试操作简单、测试成本低。且避免了实际膨胀过程中的最大膨胀力与加压回缩中的压力存在的偏差，其测试误差小、测试结果更准确。

三、本发明不仅能测出饱和吸水状态下土壤的最大膨胀量和最大膨胀力，还能实时动态的测出膨胀过程中的土壤膨胀力的动态变化值；以及失水收缩过程中土样的收缩量等数据；进而能进一步分析得出土壤的胀缩机理及其相应的治理措施。

四、本发明可通过更换不同刚度的弹簧，实现不同路基或边坡边界刚度条件下，非饱和膨胀土的膨胀和收缩特性的测试：当弹簧柔软，刚度很小(但足以支撑住质量轻的铝罩)时，可以进行非饱和膨胀土吸水的自由膨胀试验(对应于土体路面或土体边坡的土体膨胀)；当弹簧刚度很大时，可等效为常体积膨胀试验(对应于高硬度混凝土路面下的路基或重力式挡土墙下的边坡的膨胀)。当弹簧刚度较大时，则为相应刚度边界条件下膨胀试验(对应于低硬度混凝土、沥青路面的路基或加筋混凝土挡土结构下的边坡的膨胀)。其适用范围广、可在各种路基或边坡工程中使用，且刚度条件转换简单、方便。

进一步，本发明的土样室单元和环境湿度模拟单元之间还设有温度控制单元，温度控制单元的具体组成为：

环刀的壁为夹层结构，其夹层内缠绕有保温管一，夹层的外层为保温材料构成；储液缸内壁螺旋布置有保温管二；所述的保温管一及保温管二的进油端和出油端分别与液体控温箱的硅油出油端和硅油回油端连接；所述的液体控温箱的温度信号输出端与数据采集器电连接。

使用这种带温度控制单元的试验装置，对非饱和膨胀土的胀缩特性进行测试的方法，其步骤为：

A、试验前，测量并记录环刀中的非饱和膨胀土样的初始含水率、初始干密度和初始质量；

B、开启液体控温箱，将温度设置为设定的温度值，通过环刀夹层的保温管一和储液缸内壁的保温管二，使环刀内的非饱和膨胀土样与储液缸内PEG溶液的温度均等于设定的温度值；

C、启动磁力搅拌器，磁力搅拌器对储液缸内的PEG溶液进行搅拌，使储液缸内的PEG溶液的浓度均匀；启动蠕动泵，PEG溶液经蠕动泵、出液管、储液缸、进液管、下金属透水石、出液管、蠕动泵形成循环；下金属透水石的PEG溶液通过半透膜与非饱和膨胀土样进行水交换，使非饱和膨胀土样吸水膨胀或失水收缩；吸水膨胀或失水收缩过程中，非饱和膨胀土样通过排气管向活塞上部的空腔排气或吸气；

D、开启电子天平和数据采集器，数据采集器实时记录：压力计测出的非饱和膨胀土样的膨胀力、LVDT位移测量传感器测出非饱和膨胀土样的胀缩位移和电子天平测出的储液缸内PEG溶液的质量；至LVDT位移测量传感器测出的非饱和膨胀土样的胀缩位移保持两小时不变，即完成试验；

E、更换非饱和膨胀土样、不同刚度的弹簧、不同浓度的PEG溶液和改变液体控温箱设定的温度，重复步骤A、B、C步的操作，即得到不同土样、不同刚度、不同环境湿度和不同温度条件下的非饱和膨胀土样的胀缩特性数据。

这样，本发明通过液体控温箱将非饱和膨胀土样及PEG溶液的温度，控制在预设的温度定值，从而得出非饱和膨胀土样的胀缩特性与温度的关系，进而为不同温度地区的地基或路基的抗胀缩设计、施工和维护，提供更可靠、更全面的试验依据；从而能更好的保证路基和地基的安全。也为非饱和膨胀土的胀缩特性的相关机理探究提供更多、更全的试验数据。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例1的试验装置的结构示意图。

图2为本发明实施例2的试验装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

图1示出，本发明的一种具体实施方式是，一种多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置，包括土样室单元、环境湿度模拟单元、数据测控单元，其特征在于：

所述的土样室单元的组成为：

底座101上表面中部设置有圆形的凹槽，凹槽内从下至上放置有下金属透水石102a、半透膜103、环刀104，所述环刀104内从下至上依次放置有非饱和膨胀土样105、上金属透水石102b；所述的环刀104高出上金属透水石102b，环刀104外壁嵌入活塞套筒108下部的环刀槽内；活塞套筒108及环刀104上部形成的活塞腔内套有活塞106，活塞301与上金属透水石102b的上表面接触；活塞106顶部固定连接有活塞连杆107，排气管109穿过活塞106及活塞连杆107与活塞套筒108和活塞连杆107形成的空腔110连通；所述的空腔110下部铺有塑料膜111；

所述的环境湿度模拟单元的组成为：

进液管201和出液管202的土样室端穿过底座101与下金属透水石102a的底面相接，进液管201和出液管202的另一端伸入带磁力搅拌器204的储液缸203的PEG溶液205中，PEG溶液205上覆有一层石蜡油206；所述的出液管202上串接蠕动泵207，储液缸203置于电子天平208上；

所述的数据测控单元的组成为：

所述的底座101上设有反力架301，反力架301的立杆下部与活塞套筒108外壁螺栓连接；所述的活塞连杆107上部罩有铝罩302，活塞连杆107的顶部固定连接有横板303，横板303两端穿出铝罩302侧面的条形孔；横板303的一端与LVDT位移测量传感器304的感应头相连，LVDT位移测量传感器304固定在反力架301的立杆上；铝罩302底部的法兰与活塞连杆107外套的弹簧308的顶部相接，弹簧308的下端与活塞106顶部连接；铝罩302的顶部通过钢珠305与压力计306相接，压力计306的基座固定在反力架301的横梁中部的下方；

所述的压力计306、LVDT位移测量传感器304和电子天平208均与数据采集器307电连接。

使用本例的多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置，对非饱和膨胀土进行胀缩特性测试的方法，其步骤为：

A、试验前，测量并记录环刀104中的非饱和膨胀土样105的初始含水率、初始干密度和初始质量；

B、启动磁力搅拌器204，磁力搅拌器204对储液缸203内的PEG溶液205进行搅拌，使储液缸203内的PEG溶液205的浓度均匀；启动蠕动泵207，PEG溶液205经蠕动泵207、出液管202、储液缸203、进液管201、下金属透水石102a、出液管202、蠕动泵207形成循环；下金属透水石102a的PEG溶液205通过半透膜103与非饱和膨胀土样105进行水交换，使非饱和膨胀土样105吸水膨胀或失水收缩；吸水膨胀或失水收缩过程中，非饱和膨胀土样105通过排气管109向活塞106上部的空腔110排气或吸气；

C、开启电子天平208和数据采集器307，数据采集器307实时记录：压力计306测出的非饱和膨胀土样105的膨胀力、LVDT位移测量传感器304测出非饱和膨胀土样105的胀缩位移和电子天平208测出的储液缸203内PEG溶液205的质量；至LVDT位移测量传感器304测出的非饱和膨胀土样105的胀缩位移保持两小时不变，即完成试验；

D、更换非饱和膨胀土样105、不同刚度的弹簧308和不同浓度的PEG溶液205，重复步骤A、B、C步的操作，即得到不同土样、不同刚度、不同环境湿度条件下的非饱和膨胀土样105的胀缩特性数据。

实施例2

图2示出，本例的装置与实施例1基本相同，不同的仅仅是：在所述的土样室单元和环境湿度模拟单元之间还设有温度控制单元，温度控制单元的具体组成为：

环刀104的壁为夹层结构，其夹层内缠绕有保温管一401，夹层的外层为保温材料构成；储液缸203内壁螺旋布置有保温管二402；所述的保温管一401及保温管二402的进油端和出油端分别与液体控温箱403的硅油出油端和硅油回油端连接；所述的液体控温箱403的温度信号输出端与数据采集器307电连接。

使用本例的多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置，对非饱和膨胀土的胀缩特性进行测试的方法，其步骤为：

A、试验前，测量并记录环刀104中的非饱和膨胀土样105的初始含水率、初始干密度和初始质量；

B、开启液体控温箱403，将温度设置为设定的温度值，通过环刀104夹层的保温管一401和储液缸203内壁的保温管二402，使环刀104内的非饱和膨胀土样105与储液缸203内PEG溶液205的温度均等于设定的温度值；

C、启动磁力搅拌器204，磁力搅拌器204对储液缸203内的PEG溶液205进行搅拌，使储液缸203内的PEG溶液205的浓度均匀；启动蠕动泵207，PEG溶液205经蠕动泵207、出液管202、储液缸203、进液管201、下金属透水石102a、出液管202、蠕动泵207形成循环；下金属透水石102a的PEG溶液205通过半透膜103与非饱和膨胀土样105进行水交换，使非饱和膨胀土样105吸水膨胀或失水收缩；吸水膨胀或失水收缩过程中，非饱和膨胀土样105通过排气管109向活塞106上部的空腔110排气或吸气；

D、开启电子天平208和数据采集器307，数据采集器307实时记录：压力计306测出的非饱和膨胀土样105的膨胀力、LVDT位移测量传感器304测出非饱和膨胀土样105的胀缩位移和电子天平208测出的储液缸203内PEG溶液205的质量；至LVDT位移测量传感器304测出的非饱和膨胀土样105的胀缩位移保持两小时不变，即完成试验；

E、更换非饱和膨胀土样105、不同刚度的弹簧308、不同浓度的PEG溶液205和改变液体控温箱403设定的温度，重复步骤A、B、C步的操作，即得到不同土样、不同刚度、不同环境湿度和不同温度条件下的非饱和膨胀土样105的胀缩特性数据。

本发明的装置还可在活塞套筒108的顶部设置与铝罩302配合的限位环112。这样，使得铝罩在上升和沉降过程中，不会发生水平偏移，进一步提高了本发明装置的可靠性和测试的精度。

Claims (4)

1.一种多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置，包括土样室单元、环境湿度模拟单元、数据测控单元，其特征在于：

所述的土样室单元的组成为：

底座(101)上表面中部设置有圆形的凹槽，凹槽内从下至上放置有下金属透水石(102a)、半透膜(103)、环刀(104)，所述环刀(104)内从下至上依次放置有非饱和膨胀土样(105)、上金属透水石(102b)；所述的环刀(104)高出上金属透水石(102b)，环刀(104)外壁嵌入活塞套筒(108)下部的环刀槽内；活塞套筒(108)及环刀(104)上部形成的活塞腔内套有活塞(106)，活塞(106)与上金属透水石(102b)的上表面接触；活塞(106)顶部固定连接有活塞连杆(107)，排气管(109)穿过活塞(106)及活塞连杆(107)与活塞套筒(108)和活塞连杆(107)形成的空腔(110)连通；所述的空腔(110)下部铺有塑料膜(111)；

所述的环境湿度模拟单元的组成为：

进液管(201)和出液管(202)的土样室端穿过底座(101)与下金属透水石(102a)底面相接，进液管(201)和出液管(202)的另一端伸入带磁力搅拌器(204)的储液缸(203)的PEG溶液(205)中，PEG溶液(205)上覆有一层石蜡油(206)；所述的出液管(202)上串接蠕动泵(207)，储液缸(203)置于电子天平(208)上；

所述的数据测控单元的组成为：

所述的底座(101)上设有反力架(301)，反力架(301)的立杆下部与活塞套筒(108)外壁螺栓连接；所述的活塞连杆(107)上部罩有铝罩(302)，活塞连杆(107)的顶部固定连接有横板(303)，横板(303)两端穿出铝罩(302)侧面的条形孔；横板(303)的一端与LVDT位移测量传感器(304)的感应头相连，LVDT位移测量传感器(304)固定在反力架(301)的立杆上；铝罩(302)底部的法兰与活塞连杆(107)外套的弹簧(308)的顶部相接，弹簧(308)的下端与活塞(106)顶部连接；铝罩(302)的顶部通过钢珠(305)与压力计(306)相接，压力计(306)的基座固定在反力架(301)的横梁中部的下方；

所述的压力计(306)、LVDT位移测量传感器(304)和电子天平(208)均与数据采集器(307)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置，其特征在于，所述的土样室单元和环境湿度模拟单元之间还设有温度控制单元，温度控制单元的具体组成为：

环刀(104)的壁为夹层结构，其夹层内缠绕有保温管一(401)，夹层的外层为保温材料构成；储液缸(203)内壁螺旋布置有保温管二(402)；所述的保温管一(401)及保温管二(402)的进油端和出油端分别与液体控温箱(403)的硅油出油端和硅油回油端连接；所述的液体控温箱(403)的温度信号输出端与数据采集器(307)电连接。

3.一种使用权利要求1所述的多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置，对非饱和膨胀土进行胀缩特性测试的方法，其步骤为：

A、试验前，测量并记录环刀(104)中的非饱和膨胀土样(105)的初始含水率、初始干密度和初始质量；

B、启动磁力搅拌器(204)，磁力搅拌器(204)对储液缸(203)内的PEG溶液(205)进行搅拌，使储液缸(203)内的PEG溶液(205)的浓度均匀；启动蠕动泵(207)，PEG溶液(205)经蠕动泵(207)、出液管(202)、储液缸(203)、进液管(201)、下金属透水石(102a)、出液管(202)、蠕动泵(207)形成循环；下金属透水石(102a)的PEG溶液(205)通过半透膜(103)与非饱和膨胀土样(105)进行水交换，使非饱和膨胀土样(105)吸水膨胀或失水收缩；吸水膨胀或失水收缩过程中，非饱和膨胀土样(105)通过排气管(109)向活塞(106)上部的空腔(110)排气或吸气；

C、开启电子天平(208)和数据采集器(307)，数据采集器(307)实时记录：压力计(306)测出的非饱和膨胀土样(105)的膨胀力、LVDT位移测量传感器(304)测出非饱和膨胀土样(105)的胀缩位移和电子天平(208)测出的储液缸(203)内PEG溶液(205)的质量；至LVDT位移测量传感器(304)测出的非饱和膨胀土样(105)的胀缩位移保持两小时不变，即完成试验；

D、更换非饱和膨胀土样(105)、不同刚度的弹簧(308)和不同浓度的PEG溶液(205)，重复步骤A、B、C步的操作，即得到不同土样、不同刚度、不同环境湿度条件下的非饱和膨胀土样(105)的胀缩特性数据。

4.一种使用权利要求2所述的多功能非饱和膨胀土胀缩试验装置，对非饱和膨胀土的胀缩特性进行测试的方法，其步骤为：

A、试验前，测量并记录环刀(104)中的非饱和膨胀土样(105)的初始含水率、初始干密度和初始质量；

B、开启液体控温箱(403)，将温度设置为设定的温度值，通过环刀(104)夹层的保温管一(401)和储液缸(203)内壁的保温管二(402)，使环刀(104)内的非饱和膨胀土样(105)与储液缸(203)内PEG溶液(205)的温度均等于设定的温度值；

C、启动磁力搅拌器(204)，磁力搅拌器(204)对储液缸(203)内的PEG溶液(205)进行搅拌，使储液缸(203)内的PEG溶液(205)的浓度均匀；启动蠕动泵(207)，PEG溶液(205)经蠕动泵(207)、出液管(202)、储液缸(203)、进液管(201)、下金属透水石(102a)、出液管(202)、蠕动泵(207)形成循环；下金属透水石(102a)的PEG溶液(205)通过半透膜(103)与非饱和膨胀土样(105)进行水交换，使非饱和膨胀土样(105)吸水膨胀或失水收缩；吸水膨胀或失水收缩过程中，非饱和膨胀土样(105)通过排气管(109)向活塞(106)上部的空腔(110)排气或吸气；

D、开启电子天平(208)和数据采集器(307)，数据采集器(307)实时记录：压力计(306)测出的非饱和膨胀土样(105)的膨胀力、LVDT位移测量传感器(304)测出非饱和膨胀土样(105)的胀缩位移和电子天平(208)测出的储液缸(203)内PEG溶液(205)的质量；至LVDT位移测量传感器(304)测出的非饱和膨胀土样(105)的胀缩位移保持两小时不变，即完成试验；

E、更换非饱和膨胀土样(105)、不同刚度的弹簧(308)、不同浓度的PEG溶液(205)和改变液体控温箱(403)设定的温度，重复步骤A、B、C、D步的操作，即得到不同土样、不同刚度、不同环境湿度和不同温度条件下的非饱和膨胀土样(105)的胀缩特性数据。

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