CN113138111A - 一种路基填料的水稳定性室内试验方法及试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种路基填料的水稳定性室内试验方法及试验装置，具体步骤为：对路基填料进行击实试验，在路基填料的含水率最佳的条件的下，制备承载比试件；试件进行脱模，然后置于试验容器中，使试验容器的下部设置水容腔，使试样与水环境进行渗透，水容腔的底部与水容器形成连通的结构；调整水容器的高度，测试试件的膨胀量、CBR值；依据膨胀量、CBR值得到试件的水稳定性。能够更接近路基实际的状态。与传统CBR试验方法进行比较，数据较可靠，且指标明确。

Description

一种路基填料的水稳定性室内试验方法及试验装置
技术领域
本发明属于路基材料模拟测试技术领域，具体涉及一种路基填料的水稳定性室内试验方法及试验装置。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
路基填料应选择强度高、水稳定性好、压缩性小，且运输便利、施工方便的天然土源。路基工作过程中，由于路基上部具有路面结构的保护，其水损害的来源主要为地下水，因此要求路基填料在渗水环境下应具有良好的水稳定性。因此有必要得到一种装置能够较好的模拟路基的现场使用环境，并采用合适的方法对路基填料的水稳定性能进行科学评价。目前对路基材料进行水稳定性评价有关的指标为《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中的CBR试验和崩解试验；CBR试验中记载了对路基材料的吸水量和膨胀量的测试方法，但是未提供明确的评价标准。《公路土工试验规程》中主要涉及测试土的崩解速度，并未涉及土在有水的环境下的水稳定性的测试方法。
现有技术中提到利用土体的质量变化来评价土体湿化、崩解与分散特性，主要体现原状土样湿化崩解的速度，对于土体的实际工作环境尤其是处于有水环境下工作条件体现不足，且对于路基填料的强度没有反映，不具有较好的应用效果。
现有技术中对CBR试验方法的基础上进行修改，将CBR筒改为侧向浸水，提高上覆压力，对膨胀土采用湿法重型击实制件。除此之外，在其它现有技术中，还有通过将制件泡水，然后观察试件在水中的崩解情况的方法。但是目前现有技术尚未提出关于路基水稳定性的可量化方法，使对路基施工填料的选择或填料的改良无法提供技术基础。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种路基填料的水稳定性室内试验方法及试验装置。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
第一方面，一种路基填料的水稳定性室内试验方法，具体步骤为：
对路基填料进行击实试验，在路基填料的含水率最佳的条件的下，制备承载比试件；
试件进行脱模，然后置于试验容器中，使试验容器的下部设置水容腔，使试样与水环境进行渗透，水容腔的底部与水容器形成连通的结构；
调整水容器的高度，测试试件的膨胀量、CBR值；
依据膨胀量、CBR值得到试件的水稳定性。
本发明的试验方法，模拟路基填料工作状态中最不利有水环境，即潮湿状态下的稳定性。相比于现有的将试件或填料直接泡水的方法，能够更接近路基实际的状态。
采用击实试件进行试验，能够反映路基填料在一定压实度下对水损坏的抵抗能力，与路基实际所处密实度相对应；
水容腔的底部与水容器形成连通的结构，使试件可以实现在不同的水头差存在的条件下的水稳定性分析的条件。
本发明实现更真实的模拟路基在工作状态下的变形量和强度，相比于传统的CBR试验方法，试验结果更加真实的反应路基材料的水稳定性。
第二方面，一种路基填料的水稳定性室内试验装置，包括：试样筒，试样筒的顶部开口，底部封闭，试样筒的下部设置开孔层，开孔层的下方设置水容腔，水容腔的底部与水管连接，水管两端平行，一端与水容腔的底部连接，另一端与水容器连接；
试样筒的顶部连接形变测量装置；
试样筒开孔层的底部连接测压装置。
水稳定性室内试验装置，实现了试件在底部接受潮湿条件的方案。同时实现了试件在不同的水头差存在的条件下的水稳定性分析的条件。
本发明的有益效果：
本发明能较好的模拟现场受地下水影响下路基填料的水稳定性，通过调节贮水器的高度既可模拟静水条下也可模拟不同水头差的动水条件下的路基的水稳定性。本发明专利考虑受地下水影响后路基的CBR值与吸水膨胀量，与传统CBR值进行比较，数据较可靠，且指标明确。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的试验装置的结构图；
其中，1、水容器，2、法兰，3、收水槽，4、水管，5、支架，6、测压管，7、试样，8、试样筒，9、百分表架，10、百分表。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
第一方面，一种路基填料的水稳定性室内试验方法，具体步骤为：
对路基填料进行击实试验，在路基填料的含水率最佳的条件的下，制备承载比试件；
试件进行脱模，然后置于试验容器中，使试验容器的下部设置水容腔，使试样与水环境进行渗透，水容腔的底部与水容器形成连通的结构；
调整水容器的高度，测试试件的膨胀量、CBR值；
依据膨胀量、CBR值得到试件的水稳定性。
本发明中水稳定性的意思是，土体在吸水后和土体底部一直浸水的调节下，发生形变的大小。
水容器与试验容器的底部形成连通，这样两侧在同一高度处的压强相同，而且通过调节水容器的高度可以调节试验容器的试样底部浸水的水压。因此可以模拟不同水头差的动水条件下的路基的水稳定性。
在本发明的一些实施方式中，路基材料进行击实试验的过程参照《公路土工试验规程》。
在路基填料的含水率最佳的条件的下制备试件，这个过程的具体操作是在水含量最佳时进行制作试件。最佳含水率表示路基填料在最大干密度时与其相应的含水率。
在本发明的一些实施方式中，试验容器为筒体结构，筒体结构上部为试样的放置空间，下部为水容腔，相隔的位置设置开孔层，开孔层为设置开孔的隔离结构。
下部的水容腔为进水的位置，水通过开孔层的开孔进入筒体的上部，浸润上部的试样。
可选的，开孔层的孔隙为毛细孔。毛细孔的作用是，测试试件在静水条件下毛细润湿状态的水稳定性。更为接近实际状态。
在本发明的一些实施方式中，将试样放在筒体中前在筒体内时，在开孔层的上方放置滤纸。设置滤纸为防止土中细颗粒随水流冲刷流失。
第二方面，一种路基填料的水稳定性室内试验装置，包括：试样筒8，试样筒8的顶部开口，底部封闭，试样筒8的下部设置开孔层，开孔层的下方设置水容腔，水容腔的底部与水管4连接，水管两端平行，一端与水容腔的底部连接，另一端与水容器1连接；
试样筒8的顶部连接形变测量装置；
试样筒开孔层的底部连接测压装置。
试样7放置在试样筒内，试样筒的底部通过支架5支撑固定。试样筒的开孔层水管的同一高度处水压相同。
在本发明的一些实施方式中，形变测量装置包括百分表10和可调节的百分表架9，百分表架9与试样筒8的外侧壁固定连接，百分表架9与百分表10连接。
在本发明的一些实施方式中，测压装置为测压管6，测压管6的底端与试样筒8的开孔层的底部，水容腔的顶部的位置连接。
在本发明的一些实施方式中，位于水容器1下方的水管4上设置若干法兰2。通过设置若干法兰2，可以方便调节水管的长度，进而调节水头高度和水头差。在使用的过程中如果需要拆下一段管，则把对应的上下两处法兰拆掉，然后将上下法兰对接上，则实现水管的缩短。
在本发明的一些实施方式中，水容器1的一侧的侧壁设置放水口，放水口的下方对应设置收水槽3。放水口实现水容器1内的水被放出的作用，用来实现水容器1内高度始终相同的作用。当水容器1中水平面的高度升高，则会从放水口流出，自动恢复水容器内的高度的目的。通过法兰连接不同长度的PVC管，实现水头差。
在本发明的一些实施方式中，试样筒8的内径为152mm，高170mm。
下面结合实施例对本发明进一步说明
路基材料为风化砂，重型击实试验所得最佳含水率为8.03％，最大干密度为2.13g/cm3。
参照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)进行标准击实试验(重型/轻型)，测定路基填料的最佳含水率、最大干密度，在最佳含水率下制备6个承载比(CBR)试件。
实施例1
利用上述的水稳定性室内试验装置进行测试路基材料的水稳定性，试筒内径152mm，高170mm。
测试过程为：
3个试件制作完成后进行脱模，将试件底部安放一张同尺寸滤纸，安置于试验容器内，根据路基所处渗透环境，调整贮水器高度，右侧测压管显示水头高度h(当h＝0时，即为静水条件下毛细水润湿状态；当h＞0时，即路基实际环境存在水头差情况，有动水压力作用)；本次试验按测压管高度h＝0即静水条件下；
安装百分表，读取初读数；
打开出水阀门，每小时记录一次试件变形量，待试件膨胀变形量稳定后(相邻两次变形量差值≤0.02mm)，取三个试件的膨胀量均值δ渗作为测验结果(相对偏差小于5％，若大于5％剔去偏离较大的值)；分别测定3个试件的CBR值，取其均值为测验结果(相对偏差小于5％，若大于5％剔去偏离较大的值)。
通过测试得到路基材料的膨胀量的值为7.8％，CBR值为67％。
对比例1
与上述试验过程不同的是：
在最佳含水率下制备的3个试件，不脱模，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)T0134-1993承载比(CBR)试验，安装多孔板后浸水4昼夜测试件膨胀量及CBR值。
通过对比例1的方法得到试件的膨胀量为12.9％及CBR值为51％。
实施例1和对比例1得到的膨胀量的值相差较大，实施例1的方法得到的测量值更加贴近有水条件下的真实情况，反应路基材料的水稳定性，为路基材料的使用提供更加有价值的信息。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种路基填料的水稳定性室内试验方法，其特征在于：具体步骤为：
对路基填料进行击实试验，在路基填料的含水率最佳的条件的下，制备承载比试件；
试件进行脱模，然后置于试验容器中，使试验容器的下部设置水容腔，使试样与水环境进行渗透，水容腔的底部与水容器形成连通的结构；
调整水容器的高度，测试试件的膨胀量、CBR值；
依据膨胀量、CBR值得到试件的水稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种路基填料的水稳定性室内试验方法，其特征在于：试验容器为筒体结构，筒体结构上部为试样的放置空间，下部为水容腔，相隔的位置设置开孔层，开孔层为设置开孔的隔离结构。
3.根据权利要求2所述的一种路基填料的水稳定性室内试验方法，其特征在于：开孔层的孔隙为毛细孔。
4.一种路基填料的水稳定性室内试验装置，其特征在于：包括：试样筒，试样筒的顶部开口，底部封闭，试样筒的下部设置开孔层，开孔层的下方设置水容腔，水容腔的底部与水管连接，水管两端平行，一端与水容腔的底部连接，另一端与水容器连接；
试样筒的顶部连接形变测量装置；
试样筒开孔层的底部连接测压装置。
5.根据权利要求4所述的路基填料的水稳定性室内试验装置，其特征在于：开孔层的孔隙为毛细孔。
6.根据权利要求4所述的路基填料的水稳定性室内试验装置，其特征在于：形变测量装置包括百分表和可调节的百分表架，百分表架与试样筒的外侧壁固定连接，百分表架与百分表连接。
7.根据权利要求5所述的路基填料的水稳定性室内试验装置，其特征在于：测压装置为测压管，测压管的底端与试样筒的开孔层的底部，水容腔的顶部的位置连接。
8.根据权利要求5所述的路基填料的水稳定性室内试验装置，其特征在于：位于水容器下方的水管上设置若干法兰。
9.根据权利要求5所述的路基填料的水稳定性室内试验装置，其特征在于：水容器的一侧的侧壁设置放水口，放水口的下方对应设置收水槽。
10.根据权利要求5所述的路基填料的水稳定性室内试验装置，其特征在于：试样筒的内径为152mm，高170mm。
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