CN113325161A - 一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，该方法包括步骤：一、取样和环刀原状土试样的制备；二、第一环刀原状土试样的浸水固结试验；三、去除第二环刀原状土试样中的可溶盐；四、不含盐的第二环刀原状土试样的饱水固结试验；五、判定土样为湿陷性土、溶陷性土或复合型土。本发明方法步骤简单，先去除第二环刀原状土试样中的可溶盐，得到不含盐的第二环刀原状土试样，再对第一环刀原状土试样和不含盐的第二环刀原状土试样进行固结试验，得到第一环刀原状土试样的附加沉降量和不含盐的第二环刀原状土试样的附加沉降量，最后，判定待判定土层为湿陷性土、溶陷性土或复合型土，便于推广使用。

Description

一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法
技术领域
本发明属于土层特性研究技术领域，具体涉及一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法。
背景技术
目前，随着建筑行业的不断发展，工程之初就需要对现场原状土进行力学性质的确定，在我国及国外很多地区存在大面积的盐渍土，盐渍土溶陷、盐胀及腐蚀的工程地质特性对工程建设带来的极大的危害，对盐渍土的工程处置已然成为工程建设中亟待解决的问题。另外，国内外干旱、半荒漠化地区的盐渍土除了具有溶陷性特征外，还具有湿陷性特征，因此，在进行建筑施工前，必须先确定施工现场的盐渍土为湿陷性土、湿陷性土或湿陷性土与湿陷性土混合的复合型土，再根据盐渍土的性质选择合适的盐渍土处理方式，以保证工程质量；目前，盐渍土地区有中国及国际不同版本的盐渍土地区建筑技术规范，然而该技术规范中获得溶陷系数的方法与湿陷试验基本相同，按该技术规范获得的溶陷系数结果也包含有湿陷部分，并没有办法确定盐渍土为湿陷性土、溶陷性土或复合型土。
因此，现如今需要一种方法步骤简单、设计合理的湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，解决现有技术无法判定土层究竟为湿陷性土、溶陷性土或复合型土的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其方法步骤简单，先利用洗盐装置去除第二环刀原状土试样中的可溶盐，得到一个不含盐的第二环刀原状土试样，再在一定压力对第一环刀原状土试样和不含盐的第二环刀原状土试样进行固结试验，得到第一环刀原状土试样的附加沉降量和不含盐的第二环刀原状土试样的附加沉降量，最后，根据第一环刀原状土试样的附加沉降量与不含盐的第二环刀原状土试样的附加沉降量的差值，以及不含盐的第二环刀原状土试样的附加沉降量判定待判定土层为湿陷性土、溶陷性土或复合型土，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、取样和环刀原状土试样的制备：利用土壤取样器在待判定土层中取样得到一个土样，利用切土刀和两个环刀对所述土样进行切削、取样得到第一环刀原状土试样和第二环刀原状土试样；
步骤二、第一环刀原状土试样的浸水固结试验：对第一环刀原状土试样进行浸水固结试验，得到第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1；
步骤三、去除第二环刀原状土试样中的可溶盐：利用洗盐装置去除第二环刀原状土试样中的可溶盐，得到一个不含盐的第二环刀原状土试样；
步骤四、不含盐的第二环刀原状土试样的饱水固结试验：对不含盐的第二环刀原状土试样进行饱水固结试验，得到不含盐的第二环刀原状土试样的附加沉降量ΔH2；其中，在对不含盐的第二环刀原状土试样进行饱水固结试验时所施加的压力与对第一环刀原状土试样进行浸水固结试验时所施加的压力相等；
步骤五、判定土样为湿陷性土、溶陷性土或复合型土：根据第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1和不含盐的第二环刀原状土试样的附加沉降量ΔH2，判定待判定土层为湿陷性土、溶陷性土或复合型土；
判定待判定土层为湿陷性土、溶陷性土或复合型土，过程如下：
当ΔH1-ΔH2＜0.2mm，且ΔH2≥0.3mm时，所述土样为湿陷性土样，则所述土样所在的待判定土层内的土为湿陷性土；
当ΔH1-ΔH2≥0.2mm，且0mm≤ΔH2＜0.3mm时，所述土样为溶陷性土样，则所述土样所在的待判定土层内的土为溶陷性土；
当ΔH1-ΔH2≥0.2mm，且ΔH2≥0.3mm时，所述土样为复合型土样，则所述土样所在的待判定土层为复合型土，根据复合型土的湿陷性程度将复合型土划分为强湿陷性复合型土、中等湿陷性复合型土和弱湿陷性复合型土，所述强湿陷性复合型土中湿陷性引起的湿陷量大于溶陷性引起的溶陷量的1.5倍，所述中等湿陷性复合型土中湿陷性引起的湿陷量等于溶陷性引起的溶陷量的1.5倍，所述弱湿陷性复合型土中湿陷性引起的湿陷量小于溶陷性引起的溶陷量的1.5倍；
当
Figure BDA0003149562210000031
时，复合型土为强湿陷性复合型土；
当
Figure BDA0003149562210000032
时，复合型土为中等湿陷性复合型土；
当
Figure BDA0003149562210000033
时，复合型土为弱湿陷性复合型土；
当ΔH1-ΔH2＜0.2mm，且ΔH2＜0.3mm时，所述土样不是湿陷性土样，不是溶陷性土样，也不是复合型土样，则所述土样所在的待判定土层不是湿陷性土，不是溶陷性土，也不是复合型土。
上述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：步骤二中对第一环刀原状土试样进行浸水固结试验，过程如下：
步骤201、将固结仪调平，同时拨动百分表的百分表头，确定百分表的指针和测量杆能够自由转动；
步骤202、先在固结容器的底部放置第一护环，并在所述第一护环内由下至上依次放置第一底部透水石和第一底部滤纸，将第一环刀原状土试样放置在第一底部滤纸上，再在第一环刀原状土试样顶部套设第一导环，并在第一导环内由下至上依次放置第一顶部滤纸、第一顶部透水石和加压盖板，最后，将固结容器放置在固结台上，并将固结仪的横梁的底部与加压盖板的顶部贴合，并在横梁的中心安装百分表；
步骤203、施加1kPa的预压力使第一环刀原状土试样与第一底部透水石和第一顶部透水石完全接触，并将百分表调整到测读初读数；
步骤204、对第一环刀原状土试样分两级加压至200kPa，其中，当第一环刀原状土试样的加压值在0～50kPa时，对第一环刀原状土试样进行第一级加压，第一级加压的增量为25kPa，每施加一次第一级加压后，每隔30min读取一次第一环刀原状土试样的变形读数，直至第一环刀原状土试样变形稳定，所述第一环刀原状土试样变形稳定的稳定条件为第一环刀原状土试样每小时的变形量不大于0.01mm；
当第一环刀原状土试样的加压值在50～200kPa时，对第一环刀原状土试样进行第二级加压，第二级加压的增量为50kPa，每施加一次第二级加压后，每隔30min读取一次第一环刀原状土试样的变形读数，直至第一环刀原状土试样变形稳定，所述第一环刀原状土试样变形稳定的稳定条件为第一环刀原状土试样每小时的变形量不大于0.01mm；
步骤205、当第一环刀原状土试样在200kPa的压力下变形稳定后，读取此时第一环刀原状土试样的高度H1；
步骤206、在固结容器内加入蒸馏水使第一环刀原状土试样浸水直至第一环刀原状土试样饱和，当第一环刀原状土试样浸水饱和且变形稳定后，读取浸水后第一环刀原状土试样的高度H1'；其中，第一环刀原状土试样浸水饱和且变形稳定的条件为第一环刀原状土试样不再吸收固结容器内的蒸馏水，且第一环刀原状土试样每小时的变形量不大于0.01mm；
步骤207、根据ΔH1＝H1-H1'得到第一环刀原状土试样在200kPa压力下的附加沉降量ΔH1。
上述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：所述洗盐装置包括底座、用于放置第二环刀原状土试样的试样放置器和用于固定所述试样放置器的固定器，以及用于去除第二环刀原状土试样中可溶盐的清洗器；
所述试样放置器包括设置在底座上的护筒，均设置在护筒内且位于护筒下部的第二护环和位于护筒上部的第二导环，所述第二护环内由下至上依次设置有第二底部透水石和第二底部滤纸，所述第二环刀原状土试样的底面与第二底部滤纸的顶面相贴合，所述第二导环套设在第二环刀原状土试样上，所述第二导环内由下至上依次设置有第二顶部滤纸和第二顶部透水石，所述第二顶部滤纸的底面与第二环刀原状土试样的顶面相贴合，所述第二顶部透水石上设置有顶盖；
所述固定器包括两个平行设置在底座上且分别位于护筒两侧的竖向立杆、设置在两个竖向立杆之间且与竖向立杆可拆卸连接的横向连接杆，以及设置在横向连接杆上且用于固定顶盖的固定螺杆，所述横向连接杆的端部通过搭扣与竖向立杆可拆卸连接，所述横向连接杆上开设有与固定螺杆配合螺纹孔；
所述底座内设置有用于给第二环刀原状土试样补水的储水槽，所述顶盖的底部开设有用于临时储存第二环刀原状土试样内多余水分的凹槽；
所述清洗器包括检测模块、储水箱和与储水箱连接且用于给储水槽供水的进水管路，以及与凹槽连通的出水管，所述储水箱的底板上表面高于第二环刀原状土试样的上表面，且所述储水箱的底板上表面与第二环刀原状土试样的上表面之间的高度差为4cm～6cm。
上述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：所述底座的顶部开设有安装槽和多个取样孔，所述取样孔位于所述安装槽下方，且所述取样孔与所述安装槽连通，多个所述取样孔沿所述安装槽的圆周方向均匀布设；
所述第二护环的底部开设有多个透水孔，多个所述透水孔与多个所述取样孔的数量相等且一一对应，所述护筒和第二护环的底面均与所述安装槽的底面相贴合，且所述护筒的外侧面与所述安装槽的内侧面相贴合；
所述安装槽和储水槽的横截面均呈圆形，所述储水槽位于所述安装槽的下方，所述储水槽与所述安装槽连通，且所述储水槽的横截面积小于所述安装槽的横截面积。
上述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：所述进水管路包括第一进水管和第二进水管，所述第一进水管的一端与储水箱连通，所述第二进水管的一端与第一进水管连通，所述第一进水管的另一端和第二进水管的另一端均与储水槽连通，所述第一进水管和第二进水管分别位于储水槽的两侧；
所述第一进水管上设置有用于控制第一进水管和第二进水管内液体流通的电磁阀，所述第一进水管上设置有用于检测第一进水管内液体电导率的进水电导率传感器，所述出水管上设置有用于检测出水管内液体电导率的出水电导率传感器；
所述检测模块包括电子线路板，所述电子线路板上集成有微控制器，所述进水电导率传感器和出水电导率传感器的输出端均与微控制器的输入端连接，所述微控制器的输出端连接有报警器，所述电磁阀由微控制器进行控制。
上述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：所述护筒的上表面与顶盖的下表面之间设置有上密封圈，所述护筒的下表面与底座的安装槽的底面之间设置有下密封圈，所述护筒的上表面和第二导环的上表面均与上密封圈的下表面相贴合。
上述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：步骤三中利用洗盐装置去除第二环刀原状土试样中的可溶盐的过程如下：
步骤301、先在底座的安装槽内安装第二护环，并在第二护环内由下至上依次放置第二底部透水石和第二底部滤纸，将第二环刀原状土试样放置在第二底部滤纸上，并在第二环刀原状土试样的顶部套设第二导环，再在第二导环内由下至上依次放置第二顶部滤纸和第二顶部透水石，最后，在底座的安装槽内由下至上依次安装下密封圈和护筒，并在护筒的顶部依次安装上密封圈和顶盖，完成试样放置器的安装；其中，第二环刀原状土试样的下表面与第二底部滤纸的上表面相贴合，第二顶部滤纸的下表面与第二环刀原状土试样的上表面相贴合，下密封圈套设在第二护环外侧，护筒的外侧面与底座的安装槽的内侧面相贴合，护筒的内侧面与第二护环的外侧面之间设置有间隙，取样孔和第二护环底部透水孔的数量均为四个，四个所述透水孔与四个取样孔一一对应，第二护环上的透水孔与其对应的取样孔连通；
步骤302、在两个竖向立杆之间安装横向连接杆，并通过搭扣将横向连接杆与竖向立杆连接，再顺时针转动固定螺杆使固定螺杆的底部与顶盖的顶部相贴合，同时，使上密封圈的上表面与顶盖的下表面紧密贴合，上密封圈的下表面与护筒的上表面和第二导环的上表面紧密贴合，且使下密封圈的上表面与护筒的下表面紧密贴合，使下密封圈的下表面与底座的安装槽的底面紧密贴合，完成固定器的安装；
步骤303、将第一进水管的一端与储水箱连通，将第二进水管的一端与第一进水管连通，并将第一进水管的另一端和第二进水管的另一端均伸入至底座内的储水槽中，再将出水管的一端与顶盖底部的凹槽连通，并将出水管的另一端与废水回收箱连通，完成清洗器的安装；其中，第一进水管的另一端和第二进水管的另一端分别位于储水槽的两侧；
步骤304、打开第一进水管上的电磁阀，储水箱内的蒸馏水通过第一进水管和第二进水管持续流入储水槽内，当蒸馏水通过第一进水管时，进水电导率传感器实时检测第一进水管内蒸馏水的进水电导率，并将进水电导率传感器检测到的进水电导率检测值传输给微控制器；
步骤305、当蒸馏水充满储水槽时，随着储水箱继续给储水槽供水，储水槽内的蒸馏水透过第二底部透水石和第二底部滤纸浸润第二环刀原状土试样，当第二环刀原状土试样达到饱和状态时，第二环刀原状土试样内多余的蒸馏水溢出至第二环刀原状土试样顶部顶盖的凹槽内，蒸馏水溢出的同时将第二环刀原状土试样内的可溶盐带出第二环刀原状土试样；
步骤306、出水管将溢出至凹槽内的含有可溶盐的蒸馏水回收至废水回收箱内，并通过出水管上的出水电导率传感器实时检测出水管内含有可溶盐的蒸馏水的出水电导率，并将出水电导率传感器检测到的出水电导率检测值传输给微控制器；
步骤307、微控制器实时对比同一时刻接收到的进水电导率检测值和出水电导率检测值，在同一时刻当进水电导率检测值与出水电导率检测值相等时，微控制器控制电磁阀关闭，同时，微控制器控制报警器报警，完成第二环刀原状土试样的洗盐，得到一个不含盐的第二环刀原状土试样；其中，当同一时刻内进水电导率检测值与出水电导率检测值相等时，说明溢出至凹槽内的蒸馏水不含可溶盐，第二环刀原状土试样内的可溶盐已经全部被蒸馏水带出。
上述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：步骤四中对不含盐的第二环刀原状土试样进行饱水固结试验的过程如下：
步骤401、将固结仪调平，同时拨动百分表的百分表头，确定百分表的指针和测量杆能够自由转动；
步骤402、取出凹槽内的出水管，并逆时针转动固定螺杆使固定螺杆的底部与顶盖的顶部分离，再打开横向连接杆两端的搭扣，取下横向连接杆和顶盖，并依次取下上密封圈、护筒和下密封圈；
步骤403、利用四爪夹持器将第二护环、第二底部透水石、第二底部滤纸、不含盐的第二环刀原状土试样、第二导环、第二顶部滤纸和第二顶部透水石整体取出放置在固结容器内，并在第二顶部透水石上放置加压盖板，最后，将固结容器放置在固结台上，并将固结仪的横梁的底部与加压盖板的顶部贴合，并在横梁的中心安装百分表；
步骤404、施加1kPa的预压力使不含盐的第二环刀原状土试样与第二底部透水石和第二顶部透水石完全接触，并将百分表调整到测读初读数；
步骤405、在固结容器内加入蒸馏水使不含盐的第二环刀原状土试样始终处于饱和状态；
步骤406、对不含盐的第二环刀原状土试样分两级加压至200kPa；其中，对不含盐的第二环刀原状土试样分两级加压至200kPa的过程与步骤204中对第一环刀原状土试样分两级加压至200kPa的过程一致；
步骤407、当不含盐的第二环刀原状土试样在200kPa的压力下饱和且变形稳定后，读取不含盐的第二环刀原状土试样的高度H2；其中，不含盐的第二环刀原状土试样饱和且变形稳定条件为不含盐的第二环刀原状土试样不再吸收固结容器内内的蒸馏水，且不含盐的第二环刀原状土试样每小时的变形量不大于0.01mm；
步骤408、根据ΔH2＝H1-H2得到不含盐的第二环刀原状土试样在200kPa压力下的附加沉降量ΔH2。
上述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：步骤403中所述四爪夹持器包括安装杆、均套设在安装杆上的上调节盘和下调节盘，以及铰接在上调节盘底部的L形夹持杆，
所述上调节盘可沿安装杆的高度方向上下移动，所述下调节盘与安装杆固定连接，所述安装杆还套设有两个用于限定上调节盘安装位置的上限位螺母和下限位螺母，所述上限位螺母和下限位螺母分别位于上调节盘的两侧；
所述L形夹持杆的数量为四个，四个所述L形夹持杆沿上调节盘的圆周方向均匀布设在上调节盘的底部，所述L形夹持杆穿过下调节盘上的通孔伸出至下调节盘下方，所述安装杆的顶部设置有把手；
步骤403中利用四爪夹持器将第二护环、第二底部透水石、第二底部滤纸、不含盐的第二环刀原状土试样、第二导环、第二顶部滤纸和第二顶部透水石整体取出放置在固结容器内，过程如下；
步骤4031、顺时针转动四爪夹持器的上限位螺母和下限位螺母，使上调节盘靠近下调节盘，进而使四个L形夹持杆的底端所形成的圆形区域面积增大；
步骤4032，将四个L形夹持杆的底端分别通过第二护环上的四个透水孔伸入至四个取样孔内，并使L形夹持杆的一个直角端与第二底部透水石接触；
步骤4033、逆时针转动四爪夹持器的上限位螺母和下限位螺母，使上调节盘远离下调节盘，直至L形夹持杆的另一个直角端与第二护环的外侧面接触；
步骤4034、通过四爪夹持器的把手将四爪夹持器向上移动，四爪夹持器向上移动带动第二护环、第二底部透水石、第二底部滤纸、不含盐的第二环刀原状土试样、第二导环、第二顶部滤纸和第二顶部透水石整体移动，并将第二护环、第二底部透水石、第二底部滤纸、不含盐的第二环刀原状土试样、第二导环、第二顶部滤纸和第二顶部透水石整体放置在固结容器内。
上述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：所述待判定土层的湿陷系数
Figure BDA0003149562210000091
所述待判定土层的溶陷系数
Figure BDA0003149562210000092
其中，第一环刀原状土试样的初始高度与第二环刀原状土试样的初始高度相等，H0为第一环刀原状土试样或第二环刀原状土试样的初始高度。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明方法步骤简单，先利用洗盐装置去除第二环刀原状土试样中的可溶盐，得到一个不含盐的第二环刀原状土试样，再在200kPa压力对第一环刀原状土试样和不含盐的第二环刀原状土试样进行固结试验，得到第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1和不含盐的第二环刀原状土试样的附加沉降量ΔH2，最后，根据第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1与不含盐的第二环刀原状土试样的附加沉降量ΔH2的差值，以及不含盐的第二环刀原状土试样的附加沉降量ΔH2判定待判定土层为湿陷性土、溶陷性土或复合型土，便于推广使用。
2、本发明采用的洗盐装置对第二环刀原状土试样中的可溶盐进行清洗，储水箱内的蒸馏水通过持续进入底座内的储水槽，当蒸馏水充满储水槽时，蒸馏水进入第二环刀原状土试样内从下至上浸润第二环刀原状土试样，当第二环刀原状土试样达到饱和状态时，第二环刀原状土试样内多余的蒸馏水溢出至顶盖的凹槽，第二环刀原状土试样内多余的蒸馏水排出的同时将第二环刀原状土试样内的可溶盐带出第二环刀原状土试样，实现对第二环刀原状土试样中可溶盐的去除，洗盐效果好，且不会对第二环刀原状土试样的结构造成破坏。
3、本发明采用的洗盐装置的试样放置器的结构与固结试验所用的环刀试样放置容器的结构相同，便于在第二环刀原状土试样洗盐完成后，将洗盐装置的试样放置器整体取出直接放入固结试验的仪器中对不含盐的第二环刀原状土试样进行固结试验，有效避免在不含盐的第二环刀原状土试样洗盐完成后移动不含盐的第二环刀原状土试样时对其造成扰动，保证不含盐的第二环刀原状土试样的结构完整。
综上所述，本发明设计新颖合理，步骤简单，先利用洗盐装置去除第二环刀原状土试样中的可溶盐，得到一个不含盐的第二环刀原状土试样，再在200kPa压力对第一环刀原状土试样和不含盐的第二环刀原状土试样进行固结试验，得到第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1和不含盐的第二环刀原状土试样的附加沉降量ΔH2，最后，根据第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1与不含盐的第二环刀原状土试样的附加沉降量ΔH2的差值，以及不含盐的第二环刀原状土试样的附加沉降量ΔH2判定待判定土层为湿陷性土、溶陷性土或复合型土，便于推广使用，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明方法的流程框图。
图2为本发明洗盐装置的结构示意图。
图3为本发明洗盐装置的电路原理框图。
图4为本发明四爪夹持器、第二护环、第二底部透水石和第二底部滤纸、不含盐的第二环刀原状土试样、第二导环、第二顶部滤纸和第二顶部透水石的连接结构示意图。
图5为本发明上调节盘、铰接耳、铰接轴和L形夹持杆的连接结构示意图。
图6为本发明第一环刀原状土试样和第二环刀原状土试样的高度与压力关系曲线图。
附图标记说明:
1—第二环刀原状土试样； 2—底座； 3—护筒；
4—第二护环； 5—第二导环； 6—第二底部透水石；
7—第二底部滤纸； 8—第二顶部滤纸； 9—第二顶部透水石；
10—顶盖； 11—储水槽； 12—凹槽；
13—储水箱； 14—出水管； 15—竖向立杆；
16—横向连接杆； 17—固定螺杆； 18—第一进水管；
19—第二进水管； 20—电磁阀； 22—进水电导率传感器；
24—出水电导率传感器； 25—微控制器；
27—报警器； 29—上密封圈； 30—下密封圈；
31—透水孔； 32—扣环； 33—卡扣件；
34—取样孔； 35—安装杆； 36—上调节盘；
37—下调节盘； 38—L形夹持杆； 39—上限位螺母；
40—下限位螺母； 41—通孔； 42—把手；
43—铰接耳； 44—铰接轴。
具体实施方式
如图1、图2和图6所示，本发明所述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，包括以下步骤：
步骤一、取样和环刀原状土试样的制备：利用土壤取样器在待判定土层中取样得到一个土样，利用切土刀和两个环刀对所述土样进行切削、取样得到第一环刀原状土试样和第二环刀原状土试样1；
步骤二、第一环刀原状土试样的浸水固结试验：对第一环刀原状土试样进行浸水固结试验，得到第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1；
步骤三、去除第二环刀原状土试样中的可溶盐：利用洗盐装置去除第二环刀原状土试样1中的可溶盐，得到一个不含盐的第二环刀原状土试样1；
步骤四、不含盐的第二环刀原状土试样的饱水固结试验：对不含盐的第二环刀原状土试样1进行饱水固结试验，得到不含盐的第二环刀原状土试样1的附加沉降量ΔH2；其中，在对不含盐的第二环刀原状土试样1进行饱水固结试验时所施加的压力与对第一环刀原状土试样进行浸水固结试验时所施加的压力相等；
步骤五、判定土样为湿陷性土、溶陷性土或复合型土：根据第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1和不含盐的第二环刀原状土试样1的附加沉降量ΔH2，判定待判定土层为湿陷性土、溶陷性土或复合型土；
判定待判定土层为湿陷性土、溶陷性土或复合型土，过程如下：
当ΔH1-ΔH2＜0.2mm，且ΔH2≥0.3mm时，所述土样为湿陷性土样，则所述土样所在的待判定土层内的土为湿陷性土；
当ΔH1-ΔH2≥0.2mm，且0mm≤ΔH2＜0.3mm时，所述土样为溶陷性土样，则所述土样所在的待判定土层内的土为溶陷性土；
当ΔH1-ΔH2≥0.2mm，且ΔH2≥0.3mm时，所述土样为复合型土样，则所述土样所在的待判定土层为复合型土，根据复合型土的湿陷性程度将复合型土划分为强湿陷性复合型土、中等湿陷性复合型土和弱湿陷性复合型土，所述强湿陷性复合型土中湿陷性引起的湿陷量大于溶陷性引起的溶陷量的1.5倍，所述中等湿陷性复合型土中湿陷性引起的湿陷量等于溶陷性引起的溶陷量的1.5倍，所述弱湿陷性复合型土中湿陷性引起的湿陷量小于溶陷性引起的溶陷量的1.5倍；
当
Figure BDA0003149562210000131
时，复合型土为强湿陷性复合型土；
当
Figure BDA0003149562210000132
时，复合型土为中等湿陷性复合型土；
当
Figure BDA0003149562210000133
时，复合型土为弱湿陷性复合型土；
当ΔH1-ΔH2＜0.2mm，且ΔH2＜0.3mm时，所述土样不是湿陷性土样，不是溶陷性土样，也不是复合型土样，则所述土样所在的待判定土层不是湿陷性土，不是溶陷性土，也不是复合型土。
本实施例中，所述复合型土是指同时具有湿陷性和溶陷性的土。
本实施例中，需要说明的是，利用洗盐装置去除第二环刀原状土试样1中的可溶盐，得到一个不含盐的第二环刀原状土试样1，再在200kPa压力对第一环刀原状土试样和不含盐的第二环刀原状土试样1进行固结试验，得到第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1和不含盐的第二环刀原状土试样1的附加沉降量ΔH2，最后，根据第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1与不含盐的第二环刀原状土试样1的附加沉降量ΔH2的差值，以及不含盐的第二环刀原状土试样1的附加沉降量ΔH2判定待判定土层为湿陷性土、溶陷性土或复合型土；试样在200kPa压力下的附加沉降是由试样浸水后土体结构破坏引起的湿陷和易溶盐溶解引起的溶陷两部分组成的；不含盐的第二环刀原状土试样1中不存在可溶盐，因此，不含盐的第二环刀原状土试样1在200kPa压力下的附加沉降完全是由于试样浸水后土体结构破坏引起的，即不含盐的第二环刀原状土试样1的附加沉降量ΔH2全部是由湿陷引起的；第一环刀原状土试样在200kPa压力下的附加沉降有可能是试样浸水后土体结构破坏引起的，也有可能是试样中的易溶盐溶解引起的，还有可能是浸水后土体结构破坏和试样中的易溶盐溶解同步引起；当ΔH1-ΔH2＜0.2mm，且ΔH2≥0.3mm时，说明第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1是由于试样浸水后土体结构破坏引起的，进而说明所述土样为湿陷性土样；当ΔH1-ΔH2≥0.2mm，且0mm＜ΔH2＜0.3mm时，说明不含盐的第二环刀原状土试样1的附加沉降量ΔH2很小，但第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1较大，说明第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1不是由于试样浸水后土体结构破坏引起的，而是由于试样中的易溶盐溶解引起的，进而说明所述土样为溶陷性土样；当ΔH1-ΔH2≥0.2mm，且ΔH2≥0.3mm时，说明第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1是由于试样浸水后土体结构破坏和试样中的易溶盐溶解同步引起，进而说明所述土样为复合型土；当ΔH1-ΔH2＜0.2mm，且ΔH2＜0.3mm时，第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1和不含盐的第二环刀原状土试样1的附加沉降量ΔH2都很小，说明所述土样不是湿陷性土样，不是溶陷性土样，也不是复合型土样。
本实施例中，实际使用时，步骤一中两个所述环刀的结构相同，进而保证第一环刀原状土试样和第二环刀原状土试样1的结构相同，利用两个环刀分别在两个圆柱形土样上取样的取样方法相同，任意一个环刀取样的方法主要包括以下步骤：先在环刀的内侧壁涂抹一层凡士林，再将环刀的的刃口向下放置在所述圆柱形土样上，并垂直向下压动环刀，一边向下压环刀一边利用切土刀切削圆柱形土样周侧多余的土，直至圆柱形土样的顶部伸出环刀的顶面，最后，利用切土刀削去环刀上下两端多余的土并修平，使环刀原状土试样中原状土试样的上表面与所述环刀的上表面相齐平，使环刀原状土试样中原状土试样的下表面与所述环刀的下表面相齐平。
本实施例中，步骤一中，第一环刀原状土试样和第二环刀原状土试样1中原状土试样的底面积均为50cm2，第一环刀原状土试样和第二环刀原状土试样1中原状土试样的高度均为20mm，第一环刀原状土试样中土样的密度与第二环刀原状土试样1中土样的密度差值不大于0.03g/cm3。
如图6所示，本实施例中，步骤二中对第一环刀原状土试样进行浸水固结试验，过程如下：
步骤201、将固结仪调平，同时拨动百分表的百分表头，确定百分表的指针和测量杆能够自由转动；
步骤202、先在固结容器的底部放置第一护环，并在所述第一护环内由下至上依次放置第一底部透水石和第一底部滤纸，将第一环刀原状土试样放置在第一底部滤纸上，再在第一环刀原状土试样顶部套设第一导环，并在第一导环内由下至上依次放置第一顶部滤纸、第一顶部透水石和加压盖板，最后，将固结容器放置在固结台上，并将固结仪的横梁的底部与加压盖板的顶部贴合，并在横梁的中心安装百分表；
步骤203、施加1kPa的预压力使第一环刀原状土试样与第一底部透水石和第一顶部透水石完全接触，并将百分表调整到测读初读数；
步骤204、对第一环刀原状土试样分两级加压至200kPa，其中，当第一环刀原状土试样的加压值在0～50kPa时，对第一环刀原状土试样进行第一级加压，第一级加压的增量为25kPa，每施加一次第一级加压后，每隔30min读取一次第一环刀原状土试样的变形读数，直至第一环刀原状土试样变形稳定，所述第一环刀原状土试样变形稳定的稳定条件为第一环刀原状土试样每小时的变形量不大于0.01mm；
当第一环刀原状土试样的加压值在50～200kPa时，对第一环刀原状土试样进行第二级加压，第二级加压的增量为50kPa，每施加一次第二级加压后，每隔30min读取一次第一环刀原状土试样的变形读数，直至第一环刀原状土试样变形稳定，所述第一环刀原状土试样变形稳定的稳定条件为第一环刀原状土试样每小时的变形量不大于0.01mm；
步骤205、当第一环刀原状土试样在200kPa的压力下变形稳定后，读取此时第一环刀原状土试样的高度H1；
步骤206、在固结容器内加入蒸馏水使第一环刀原状土试样浸水直至第一环刀原状土试样饱和，当第一环刀原状土试样浸水饱和且变形稳定后，读取浸水后第一环刀原状土试样的高度H1'；其中，第一环刀原状土试样浸水饱和且变形稳定的条件为第一环刀原状土试样不再吸收固结容器内的蒸馏水，且第一环刀原状土试样每小时的变形量不大于0.01mm；
步骤207、根据ΔH1＝H1-H1'得到第一环刀原状土试样在200kPa压力下的附加沉降量ΔH1。
如图3所示，本实施例中，所述洗盐装置包括底座2、用于放置第二环刀原状土试样1的试样放置器和用于固定所述试样放置器的固定器，以及用于去除第二环刀原状土试样1中可溶盐的清洗器；
所述试样放置器包括设置在底座2上的护筒3，均设置在护筒3内且位于护筒3下部的第二护环4和位于护筒3上部的第二导环5，所述第二护环4内由下至上依次设置有第二底部透水石6和第二底部滤纸7，所述第二环刀原状土试样1的底面与第二底部滤纸7的顶面相贴合，所述第二导环5套设在第二环刀原状土试样1上，所述第二导环5内由下至上依次设置有第二顶部滤纸8和第二顶部透水石9，所述第二顶部滤纸8的底面与第二环刀原状土试样1的顶面相贴合，所述第二顶部透水石9上设置有顶盖10；
所述固定器包括两个平行设置在底座2上且分别位于护筒3两侧的竖向立杆15、设置在两个竖向立杆15之间且与竖向立杆15可拆卸连接的横向连接杆16，以及设置在横向连接杆16上且用于固定顶盖10的固定螺杆17，所述横向连接杆16的端部通过搭扣与竖向立杆15可拆卸连接，所述横向连接杆16上开设有与固定螺杆17配合螺纹孔；
所述底座2内设置有用于给第二环刀原状土试样1补水的储水槽11，所述顶盖10的底部开设有用于临时储存第二环刀原状土试样1内多余水分的凹槽12；
所述清洗器包括检测模块、储水箱13和与储水箱13连接且用于给储水槽11供水的进水管路，以及与凹槽12连通的出水管14，所述储水箱13的底板上表面高于第二环刀原状土试样1的上表面，且所述储水箱13的底板上表面与第二环刀原状土试样1的上表面之间的高度差为4cm～6cm。
本实施例中，需要说明的是，为了减小洗盐过程中对第二环刀原状土试样1的扰动，该洗盐装置采取底部进水顶部出水的方式，一方面是为了浸润整个第二环刀原状土试样1，保证对整个第二环刀原状土试样1进行洗盐，保证该洗盐装置的洗盐效果，另一方面也是为了控制蒸馏水的流动速度，防止蒸馏水在重力作用下局部流动过快对第二环刀原状土试样1的土颗粒造成较大的冲击。
本实施例中，需要说明的是，储水箱13内储存有蒸馏水，储水箱13内的蒸馏水通过第一进水管18和第二进水管19持续进入底座2内的储水槽11，当蒸馏水充满储水槽11时，蒸馏水透过第二底部透水石6和第二底部滤纸7进入第二环刀原状土试样1内从下至上浸润第二环刀原状土试样1，当第二环刀原状土试样1达到饱和状态时，第二环刀原状土试样1内多余的蒸馏水透过第二顶部滤纸8和第二顶部透水石9溢出至顶盖10的凹槽12，并通过出水管14将凹槽12内的水排出，第二环刀原状土试样1内多余的蒸馏水排出的同时将第二环刀原状土试样1内的可溶盐带出第二环刀原状土试样1，持续浸润第二环刀原状土试样1直至出水管14上的出水电导率传感器24检测到的电导率测量值与第一进水管18上的进水电导率传感器22检测到的电导率测量值相等，说明第二环刀原状土试样1内的可溶盐已经全部被蒸馏水带出，得到不含盐的第二环刀原状土试样1，洗盐效果好，且不会对第二环刀原状土试样1的结构造成破坏；所述试样放置器的结构与土工试验中固结试验所用的环刀试样放置容器的结构相同，便于在第二环刀原状土试样1洗盐完成后，将该试样放置器整体取出直接放入固结试验的仪器中进行其他土工试样，有效避免在第二环刀原状土试样1洗盐完成后移动第二环刀原状土试样1时对其造成扰动；通过设置固定器对试样放置器中的顶盖10进行固定，且该固定器安装和拆卸方便。
本实施例中，实际使用时，第二底部透水石6的底面与高于第二护环4的底面，且第二底部透水石6的底面与第二护环4的底面之间的间距为0.5mm～1.5mm，便于在后续的固结试验中将该试样放置器放置在固结试验的环刀试样放置容器中；所述第二护环4的底部沿其圆周侧面开设有四个透水孔31。
本实施例中，所述护筒3的顶部呈台阶状，便于安装顶盖10和上密封圈29，所述护筒3的下台阶面与第二导环5的顶面相齐平，便于上密封圈29能够同时密封护筒3和第二导环5。
本实施例中，需要说明的是，所述竖向立杆15的顶部呈台阶状，所述横向连接杆16放置在两个竖向立杆15的下台阶面上，横向连接杆16的两端分别通过两个搭扣与两个竖向立杆15可拆卸连接，所述搭扣包括设置在横向连接杆16端部的扣环32，以及设置在竖向立杆15的上台阶面上且与扣环32配合的卡扣件33，通过设置扣环32和卡扣件33将横向连接杆16与竖向立杆15可拆卸连接，便于安装和拆卸。
本实施例中，通过将储水箱13的底板上表面与第二环刀原状土试样1的上表面之间的高度差设置4cm～6cm，使储水箱13内的水能够通过第一进水管18和第二进水管19浸润第二环刀原状土试样1，且避免浸润速度过快对第二环刀原状土试样1造成扰动，尽可能保证第二环刀原状土试样1的结构不发生改变。
本实施例中，所述底座2的顶部开设有安装槽和多个取样孔34，所述取样孔34位于所述安装槽下方，且所述取样孔34与所述安装槽连通，多个所述取样孔34沿所述安装槽的圆周方向均匀布设；
所述第二护环4的底部开设有多个透水孔31，多个所述透水孔31与多个所述取样孔34的数量相等且一一对应，所述护筒3和第二护环4的底面均与所述安装槽的底面相贴合，且所述护筒3的外侧面与所述安装槽的内侧面相贴合；
所述安装槽和储水槽11的横截面均呈圆形，所述储水槽11位于所述安装槽的下方，所述储水槽11与所述安装槽连通，且所述储水槽11的横截面积小于所述安装槽的横截面积。
本实施例中，通过在底座2上开设安装槽对护筒3的安装位置进行限位，避免护筒3在使用过程中发生偏移，进而避免护筒3内的第二环刀原状土试样1发生偏移。
如图2和图3所示，本实施例中，所述进水管路包括第一进水管18和第二进水管19，所述第一进水管18的一端与储水箱13连通，所述第二进水管19的一端与第一进水管18连通，所述第一进水管18的另一端和第二进水管19的另一端均与储水槽11连通，所述第一进水管18和第二进水管19分别位于储水槽11的两侧；
所述第一进水管18上设置有用于控制第一进水管18和第二进水管19内液体流通的电磁阀20，所述第一进水管18上设置有用于检测第一进水管18内液体电导率的进水电导率传感器22，所述出水管14上设置有用于检测出水管14内液体电导率的出水电导率传感器24；
所述检测模块包括电子线路板，所述电子线路板上集成有微控制器25，所述进水电导率传感器22和出水电导率传感器24的输出端均与微控制器25的输入端连接，所述微控制器25的输出端连接有报警器27，所述电磁阀20由微控制器25进行控制。
本实施例中，通过设置第一进水管18和第二进水管19将储水箱13内的蒸馏水输送至储水槽11，并通过储水槽11内的蒸馏水对土体四周同时浸润，通过设置进水电导率传感器22实时检测第一进水管18内蒸馏水的电导率。
本实施例中，所述进水电导率传感器22优选为瑞蒙德RMD-ISEC2电导率传感器。
本实施例中，所述出水电导率传感器24优选为瑞蒙德RMD-ISEC2电导率传感器。
本实施例中，实际使用时，所述微控制器25优选为STM32F103C8T6微控制器，所述报警器27优选为蜂鸣器。
本实施例中，步骤三中利用洗盐装置去除第二环刀原状土试样1中的可溶盐的过程如下：
步骤301、先在底座2的安装槽内安装第二护环4，并在第二护环4内由下至上依次放置第二底部透水石6和第二底部滤纸7，将第二环刀原状土试样1放置在第二底部滤纸7上，并在第二环刀原状土试样1的顶部套设第二导环5，再在第二导环5内由下至上依次放置第二顶部滤纸8和第二顶部透水石9，最后，在底座2的安装槽内由下至上依次安装下密封圈30和护筒3，并在护筒3的顶部依次安装上密封圈29和顶盖10，完成试样放置器的安装；其中，第二环刀原状土试样1的下表面与第二底部滤纸7的上表面相贴合，第二顶部滤纸8的下表面与第二环刀原状土试样1的上表面相贴合，下密封圈30套设在第二护环4外侧，护筒3的外侧面与底座2的安装槽的内侧面相贴合，护筒3的内侧面与第二护环4的外侧面之间设置有间隙，取样孔34和第二护环4底部透水孔31的数量均为四个，四个所述透水孔31与四个取样孔34一一对应，第二护环4上的透水孔31与其对应的取样孔34连通；
步骤302、在两个竖向立杆15之间安装横向连接杆16，并通过搭扣将横向连接杆16与竖向立杆15连接，再顺时针转动固定螺杆17使固定螺杆17的底部与顶盖10的顶部相贴合，同时，使上密封圈29的上表面与顶盖10的下表面紧密贴合，上密封圈29的下表面与护筒3的上表面和第二导环5的上表面紧密贴合，且使下密封圈30的上表面与护筒3的下表面紧密贴合，使下密封圈30的下表面与底座2的安装槽的底面紧密贴合，完成固定器的安装；
步骤303、将第一进水管18的一端与储水箱13连通，将第二进水管19的一端与第一进水管18连通，并将第一进水管18的另一端和第二进水管19的另一端均伸入至底座2内的储水槽11中，再将出水管14的一端与顶盖10底部的凹槽12连通，并将出水管14的另一端与废水回收箱连通，完成清洗器的安装；其中，第一进水管18的另一端和第二进水管19的另一端分别位于储水槽11的两侧；
步骤304、打开第一进水管18上的电磁阀20，储水箱13内的蒸馏水通过第一进水管18和第二进水管19持续流入储水槽11内，当蒸馏水通过第一进水管18时，进水电导率传感器22实时检测第一进水管18内蒸馏水的进水电导率，并将进水电导率传感器22检测到的进水电导率检测值传输给微控制器25；
步骤305、当蒸馏水充满储水槽11时，随着储水箱13继续给储水槽11供水，储水槽11内的蒸馏水透过第二底部透水石6和第二底部滤纸7浸润第二环刀原状土试样1，当第二环刀原状土试样1达到饱和状态时，第二环刀原状土试样1内多余的蒸馏水溢出至第二环刀原状土试样1顶部顶盖10的凹槽12内，蒸馏水溢出的同时将第二环刀原状土试样1内的可溶盐带出第二环刀原状土试样1；
步骤306、出水管14将溢出至凹槽12内的含有可溶盐的蒸馏水回收至废水回收箱内，并通过出水管14上的出水电导率传感器24实时检测出水管14内含有可溶盐的蒸馏水的出水电导率，并将出水电导率传感器24检测到的出水电导率检测值传输给微控制器25；
步骤307、微控制器25实时对比同一时刻接收到的进水电导率检测值和出水电导率检测值，在同一时刻当进水电导率检测值与出水电导率检测值相等时，微控制器25控制电磁阀20关闭，同时，微控制器25控制报警器27报警，完成第二环刀原状土试样1的洗盐，得到一个不含盐的第二环刀原状土试样1；其中，当同一时刻内进水电导率检测值与出水电导率检测值相等时，说明溢出至凹槽12内的蒸馏水不含可溶盐，第二环刀原状土试样1内的可溶盐已经全部被蒸馏水带出。
如图2至图6所示，本实施例中，步骤四中对不含盐的第二环刀原状土试样1进行饱水固结试验的过程如下：
步骤401、将固结仪调平，同时拨动百分表的百分表头，确定百分表的指针和测量杆能够自由转动；
步骤402、取出凹槽12内的出水管14，并逆时针转动固定螺杆17使固定螺杆17的底部与顶盖10的顶部分离，再打开横向连接杆16两端的搭扣，取下横向连接杆16和顶盖10，并依次取下上密封圈29、护筒3和下密封圈30；
步骤403、利用四爪夹持器将第二护环4、第二底部透水石6、第二底部滤纸7、不含盐的第二环刀原状土试样1、第二导环5、第二顶部滤纸8和第二顶部透水石9整体取出放置在固结容器内，并在第二顶部透水石9上放置加压盖板，最后，将固结容器放置在固结台上，并将固结仪的横梁的底部与加压盖板的顶部贴合，并在横梁的中心安装百分表；
步骤404、施加1kPa的预压力使不含盐的第二环刀原状土试样1与第二底部透水石6和第二顶部透水石9完全接触，并将百分表调整到测读初读数；
步骤405、在固结容器内加入蒸馏水使不含盐的第二环刀原状土试样1始终处于饱和状态；
步骤406、对不含盐的第二环刀原状土试样1分两级加压至200kPa；其中，对不含盐的第二环刀原状土试样1分两级加压至200kPa的过程与步骤204中对第一环刀原状土试样分两级加压至200kPa的过程一致；
步骤407、当不含盐的第二环刀原状土试样1在200kPa的压力下饱和且变形稳定后，读取不含盐的第二环刀原状土试样1的高度H2；其中，不含盐的第二环刀原状土试样1饱和且变形稳定条件为不含盐的第二环刀原状土试样1不再吸收固结容器内内的蒸馏水，且不含盐的第二环刀原状土试样1每小时的变形量不大于0.01mm；
步骤408、根据ΔH2＝H1-H2得到不含盐的第二环刀原状土试样1在200kPa压力下的附加沉降量ΔH2。
如图4和图5所示，本实施例中，步骤403中所述四爪夹持器包括安装杆35、均套设在安装杆35上的上调节盘36和下调节盘37，以及铰接在上调节盘36底部的L形夹持杆38，
所述上调节盘36可沿安装杆35的高度方向上下移动，所述下调节盘37与安装杆35固定连接，所述安装杆35还套设有两个用于限定上调节盘36安装位置的上限位螺母39和下限位螺母40，所述上限位螺母39和下限位螺母40分别位于上调节盘36的两侧；
所述L形夹持杆38的数量为四个，四个所述L形夹持杆38沿上调节盘36的圆周方向均匀布设在上调节盘36的底部，所述L形夹持杆38穿过下调节盘37上的通孔41伸出至下调节盘37下方，所述安装杆35的顶部设置有把手42；
步骤403中利用四爪夹持器将第二护环4、第二底部透水石6、第二底部滤纸7、不含盐的第二环刀原状土试样1、第二导环5、第二顶部滤纸8和第二顶部透水石9整体取出放置在固结容器内，过程如下；
步骤4031、顺时针转动四爪夹持器的上限位螺母39和下限位螺母40，使上调节盘36靠近下调节盘37，进而使四个L形夹持杆38的底端所形成的圆形区域面积增大；
步骤4032，将四个L形夹持杆38的底端分别通过第二护环4上的四个透水孔31伸入至四个取样孔34内，并使L形夹持杆38的一个直角端与第二底部透水石6接触；
步骤4033、逆时针转动四爪夹持器的上限位螺母39和下限位螺母40，使上调节盘36远离下调节盘37，直至L形夹持杆38的另一个直角端与第二护环4的外侧面接触；
步骤4034、通过四爪夹持器的把手42将四爪夹持器向上移动，四爪夹持器向上移动带动第二护环4、第二底部透水石6、第二底部滤纸7、不含盐的第二环刀原状土试样1、第二导环5、第二顶部滤纸8和第二顶部透水石9整体移动，并将第二护环4、第二底部透水石6、第二底部滤纸7、不含盐的第二环刀原状土试样1、第二导环5、第二顶部滤纸8和第二顶部透水石9整体放置在固结容器内。
本实施例中，实际使用时，所述上调节盘36的下表面设置有四个用于安装述L形夹持杆38的铰接座，所述铰接座包括两个铰接耳43和设置在两个铰接耳43之间的铰接轴44，所述L形夹持杆38的顶部套设在铰接轴44上，且L形夹持杆38与铰接轴44转动配合。
本实施例中，通过四爪夹持器将洗盐完成后不含盐的第二环刀原状土试样1、第二护环4、第二底部透水石6、第二底部滤纸7、第二导环5、第二顶部滤纸8和第二顶部透水石9整体取出放置在固结容器内，有效减小了对不含盐的第二环刀原状土试样1的扰动。
本实施例中，所述待判定土层的湿陷系数
Figure BDA0003149562210000241
所述待判定土层的溶陷系数
Figure BDA0003149562210000242
其中，第一环刀原状土试样的初始高度与第二环刀原状土试样1的初始高度相等，H0为第一环刀原状土试样或第二环刀原状土试样1的初始高度。
如图6所示，本实施例中，需要说明的是，h试样高度是指第一环刀原状土试样和第二环刀原状土试样1的高度，P压力是指在对第一环刀原状土试样在进行浸水固结试验和对不含盐的第二环刀原状土试样1进行饱水固结试验时所施加的压力。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、取样和环刀原状土试样的制备：利用土壤取样器在待判定土层中取样得到一个土样，利用切土刀和两个环刀对所述土样进行切削、取样得到第一环刀原状土试样和第二环刀原状土试样(1)；
步骤二、第一环刀原状土试样的浸水固结试验：对第一环刀原状土试样进行浸水固结试验，得到第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1；
步骤三、去除第二环刀原状土试样中的可溶盐：利用洗盐装置去除第二环刀原状土试样(1)中的可溶盐，得到一个不含盐的第二环刀原状土试样(1)；
步骤四、不含盐的第二环刀原状土试样的饱水固结试验：对不含盐的第二环刀原状土试样(1)进行饱水固结试验，得到不含盐的第二环刀原状土试样(1)的附加沉降量ΔH2；其中，在对不含盐的第二环刀原状土试样(1)进行饱水固结试验时所施加的压力与对第一环刀原状土试样进行浸水固结试验时所施加的压力相等；
步骤五、判定土样为湿陷性土、溶陷性土或复合型土：根据第一环刀原状土试样的附加沉降量ΔH1和不含盐的第二环刀原状土试样(1)的附加沉降量ΔH2，判定待判定土层为湿陷性土、溶陷性土或复合型土；
判定待判定土层为湿陷性土、溶陷性土或复合型土，过程如下：
当ΔH1-ΔH2＜0.2mm，且ΔH2≥0.3mm时，所述土样为湿陷性土样，则所述土样所在的待判定土层内的土为湿陷性土；
当ΔH1-ΔH2≥0.2mm，且0mm≤ΔH2＜0.3mm时，所述土样为溶陷性土样，则所述土样所在的待判定土层内的土为溶陷性土；
当ΔH1-ΔH2≥0.2mm，且ΔH2≥0.3mm时，所述土样为复合型土样，则所述土样所在的待判定土层为复合型土，根据复合型土的湿陷性程度将复合型土划分为强湿陷性复合型土、中等湿陷性复合型土和弱湿陷性复合型土，所述强湿陷性复合型土中湿陷性引起的湿陷量大于溶陷性引起的溶陷量的1.5倍，所述中等湿陷性复合型土中湿陷性引起的湿陷量等于溶陷性引起的溶陷量的1.5倍，所述弱湿陷性复合型土中湿陷性引起的湿陷量小于溶陷性引起的溶陷量的1.5倍；
当
Figure FDA0003149562200000021
时，复合型土为强湿陷性复合型土；
当
Figure FDA0003149562200000022
时，复合型土为中等湿陷性复合型土；
当
Figure FDA0003149562200000023
时，复合型土为弱湿陷性复合型土；
当ΔH1-ΔH2＜0.2mm，且ΔH2＜0.3mm时，所述土样不是湿陷性土样，不是溶陷性土样，也不是复合型土样，则所述土样所在的待判定土层不是湿陷性土，不是溶陷性土，也不是复合型土。
2.按照权利要求1所述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：步骤二中对第一环刀原状土试样进行浸水固结试验，过程如下：
步骤201、将固结仪调平，同时拨动百分表的百分表头，确定百分表的指针和测量杆能够自由转动；
步骤202、先在固结容器的底部放置第一护环，并在所述第一护环内由下至上依次放置第一底部透水石和第一底部滤纸，将第一环刀原状土试样放置在第一底部滤纸上，再在第一环刀原状土试样顶部套设第一导环，并在第一导环内由下至上依次放置第一顶部滤纸、第一顶部透水石和加压盖板，最后，将固结容器放置在固结台上，并将固结仪的横梁的底部与加压盖板的顶部贴合，并在横梁的中心安装百分表；
步骤203、施加1kPa的预压力使第一环刀原状土试样与第一底部透水石和第一顶部透水石完全接触，并将百分表调整到测读初读数；
步骤204、对第一环刀原状土试样分两级加压至200kPa，其中，当第一环刀原状土试样的加压值在0～50kPa时，对第一环刀原状土试样进行第一级加压，第一级加压的增量为25kPa，每施加一次第一级加压后，每隔30min读取一次第一环刀原状土试样的变形读数，直至第一环刀原状土试样变形稳定，所述第一环刀原状土试样变形稳定的稳定条件为第一环刀原状土试样每小时的变形量不大于0.01mm；
当第一环刀原状土试样的加压值在50～200kPa时，对第一环刀原状土试样进行第二级加压，第二级加压的增量为50kPa，每施加一次第二级加压后，每隔30min读取一次第一环刀原状土试样的变形读数，直至第一环刀原状土试样变形稳定，所述第一环刀原状土试样变形稳定的稳定条件为第一环刀原状土试样每小时的变形量不大于0.01mm；
步骤205、当第一环刀原状土试样在200kPa的压力下变形稳定后，读取此时第一环刀原状土试样的高度H1；
步骤206、在固结容器内加入蒸馏水使第一环刀原状土试样浸水直至第一环刀原状土试样饱和，当第一环刀原状土试样浸水饱和且变形稳定后，读取浸水后第一环刀原状土试样的高度H1'；其中，第一环刀原状土试样浸水饱和且变形稳定的条件为第一环刀原状土试样不再吸收固结容器内的蒸馏水，且第一环刀原状土试样每小时的变形量不大于0.01mm；
步骤207、根据ΔH1＝H1-H1'得到第一环刀原状土试样在200kPa压力下的附加沉降量ΔH1。
3.按照权利要求1所述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：所述洗盐装置包括底座(2)、用于放置第二环刀原状土试样(1)的试样放置器和用于固定所述试样放置器的固定器，以及用于去除第二环刀原状土试样(1)中可溶盐的清洗器；
所述试样放置器包括设置在底座(2)上的护筒(3)，均设置在护筒(3)内且位于护筒(3)下部的第二护环(4)和位于护筒(3)上部的第二导环(5)，所述第二护环(4)内由下至上依次设置有第二底部透水石(6)和第二底部滤纸(7)，所述第二环刀原状土试样(1)的底面与第二底部滤纸(7)的顶面相贴合，所述第二导环(5)套设在第二环刀原状土试样(1)上，所述第二导环(5)内由下至上依次设置有第二顶部滤纸(8)和第二顶部透水石(9)，所述第二顶部滤纸(8)的底面与第二环刀原状土试样(1)的顶面相贴合，所述第二顶部透水石(9)上设置有顶盖(10)；
所述固定器包括两个平行设置在底座(2)上且分别位于护筒(3)两侧的竖向立杆(15)、设置在两个竖向立杆(15)之间且与竖向立杆(15)可拆卸连接的横向连接杆(16)，以及设置在横向连接杆(16)上且用于固定顶盖(10)的固定螺杆(17)，所述横向连接杆(16)的端部通过搭扣与竖向立杆(15)可拆卸连接，所述横向连接杆(16)上开设有与固定螺杆(17)配合螺纹孔；
所述底座(2)内设置有用于给第二环刀原状土试样(1)补水的储水槽(11)，所述顶盖(10)的底部开设有用于临时储存第二环刀原状土试样(1)内多余水分的凹槽(12)；
所述清洗器包括检测模块、储水箱(13)和与储水箱(13)连接且用于给储水槽(11)供水的进水管路，以及与凹槽(12)连通的出水管(14)，所述储水箱(13)的底板上表面高于第二环刀原状土试样(1)的上表面，且所述储水箱(13)的底板上表面与第二环刀原状土试样(1)的上表面之间的高度差为4cm～6cm。
4.按照权利要求3所述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：所述底座(2)的顶部开设有安装槽和多个取样孔(34)，所述取样孔(34)位于所述安装槽下方，且所述取样孔(34)与所述安装槽连通，多个所述取样孔(34)沿所述安装槽的圆周方向均匀布设；
所述第二护环(4)的底部开设有多个透水孔(31)，多个所述透水孔(31)与多个所述取样孔(34)的数量相等且一一对应，所述护筒(3)和第二护环(4)的底面均与所述安装槽的底面相贴合，且所述护筒(3)的外侧面与所述安装槽的内侧面相贴合；
所述安装槽和储水槽(11)的横截面均呈圆形，所述储水槽(11)位于所述安装槽的下方，所述储水槽(11)与所述安装槽连通，且所述储水槽(11)的横截面积小于所述安装槽的横截面积。
5.按照权利要求3所述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：所述进水管路包括第一进水管(18)和第二进水管(19)，所述第一进水管(18)的一端与储水箱(13)连通，所述第二进水管(19)的一端与第一进水管(18)连通，所述第一进水管(18)的另一端和第二进水管(19)的另一端均与储水槽(11)连通，所述第一进水管(18)和第二进水管(19)分别位于储水槽(11)的两侧；
所述第一进水管(18)上设置有用于控制第一进水管(18)和第二进水管(19)内液体流通的电磁阀(20)，所述第一进水管(18)上设置有用于检测第一进水管(18)内液体电导率的进水电导率传感器(22)，所述出水管(14)上设置有用于检测出水管(14)内液体电导率的出水电导率传感器(24)；
所述检测模块包括电子线路板，所述电子线路板上集成有微控制器(25)，所述进水电导率传感器(22)和出水电导率传感器(24)的输出端均与微控制器(25)的输入端连接，所述微控制器(25)的输出端连接有报警器(27)，所述电磁阀(20)由微控制器(25)进行控制。
6.按照权利要求3所述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：所述护筒(3)的上表面与顶盖(10)的下表面之间设置有上密封圈(29)，所述护筒(3)的下表面与底座(2)的安装槽的底面之间设置有下密封圈(30)，所述护筒(3)的上表面和第二导环(5)的上表面均与上密封圈(29)的下表面相贴合。
7.按照权利要求2所述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：步骤三中利用洗盐装置去除第二环刀原状土试样(1)中的可溶盐的过程如下：
步骤301、先在底座(2)的安装槽内安装第二护环(4)，并在第二护环(4)内由下至上依次放置第二底部透水石(6)和第二底部滤纸(7)，将第二环刀原状土试样(1)放置在第二底部滤纸(7)上，并在第二环刀原状土试样(1)的顶部套设第二导环(5)，再在第二导环(5)内由下至上依次放置第二顶部滤纸(8)和第二顶部透水石(9)，最后，在底座(2)的安装槽内由下至上依次安装下密封圈(30)和护筒(3)，并在护筒(3)的顶部依次安装上密封圈(29)和顶盖(10)，完成试样放置器的安装；其中，第二环刀原状土试样(1)的下表面与第二底部滤纸(7)的上表面相贴合，第二顶部滤纸(8)的下表面与第二环刀原状土试样(1)的上表面相贴合，下密封圈(30)套设在第二护环(4)外侧，护筒(3)的外侧面与底座(2)的安装槽的内侧面相贴合，护筒(3)的内侧面与第二护环(4)的外侧面之间设置有间隙，取样孔(34)和第二护环(4)底部透水孔(31)的数量均为四个，四个所述透水孔(31)与四个取样孔(34)一一对应，第二护环(4)上的透水孔(31)与其对应的取样孔(34)连通；
步骤302、在两个竖向立杆(15)之间安装横向连接杆(16)，并通过搭扣将横向连接杆(16)与竖向立杆(15)连接，再顺时针转动固定螺杆(17)使固定螺杆(17)的底部与顶盖(10)的顶部相贴合，同时，使上密封圈(29)的上表面与顶盖(10)的下表面紧密贴合，上密封圈(29)的下表面与护筒(3)的上表面和第二导环(5)的上表面紧密贴合，且使下密封圈(30)的上表面与护筒(3)的下表面紧密贴合，使下密封圈(30)的下表面与底座(2)的安装槽的底面紧密贴合，完成固定器的安装；
步骤303、将第一进水管(18)的一端与储水箱(13)连通，将第二进水管(19)的一端与第一进水管(18)连通，并将第一进水管(18)的另一端和第二进水管(19)的另一端均伸入至底座(2)内的储水槽(11)中，再将出水管(14)的一端与顶盖(10)底部的凹槽(12)连通，并将出水管(14)的另一端与废水回收箱连通，完成清洗器的安装；其中，第一进水管(18)的另一端和第二进水管(19)的另一端分别位于储水槽(11)的两侧；
步骤304、打开第一进水管(18)上的电磁阀(20)，储水箱(13)内的蒸馏水通过第一进水管(18)和第二进水管(19)持续流入储水槽(11)内，当蒸馏水通过第一进水管(18)时，进水电导率传感器(22)实时检测第一进水管(18)内蒸馏水的进水电导率，并将进水电导率传感器(22)检测到的进水电导率检测值传输给微控制器(25)；
步骤305、当蒸馏水充满储水槽(11)时，随着储水箱(13)继续给储水槽(11)供水，储水槽(11)内的蒸馏水透过第二底部透水石(6)和第二底部滤纸(7)浸润第二环刀原状土试样(1)，当第二环刀原状土试样(1)达到饱和状态时，第二环刀原状土试样(1)内多余的蒸馏水溢出至第二环刀原状土试样(1)顶部顶盖(10)的凹槽(12)内，蒸馏水溢出的同时将第二环刀原状土试样(1)内的可溶盐带出第二环刀原状土试样(1)；
步骤306、出水管(14)将溢出至凹槽(12)内的含有可溶盐的蒸馏水回收至废水回收箱内，并通过出水管(14)上的出水电导率传感器(24)实时检测出水管(14)内含有可溶盐的蒸馏水的出水电导率，并将出水电导率传感器(24)检测到的出水电导率检测值传输给微控制器(25)；
步骤307、微控制器(25)实时对比同一时刻接收到的进水电导率检测值和出水电导率检测值，在同一时刻当进水电导率检测值与出水电导率检测值相等时，微控制器(25)控制电磁阀(20)关闭，同时，微控制器(25)控制报警器(27)报警，完成第二环刀原状土试样(1)的洗盐，得到一个不含盐的第二环刀原状土试样(1)；其中，当同一时刻内进水电导率检测值与出水电导率检测值相等时，说明溢出至凹槽(12)内的蒸馏水不含可溶盐，第二环刀原状土试样(1)内的可溶盐已经全部被蒸馏水带出。
8.按照权利要求7所述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：步骤四中对不含盐的第二环刀原状土试样(1)进行饱水固结试验的过程如下：
步骤401、将固结仪调平，同时拨动百分表的百分表头，确定百分表的指针和测量杆能够自由转动；
步骤402、取出凹槽(12)内的出水管(14)，并逆时针转动固定螺杆(17)使固定螺杆(17)的底部与顶盖(10)的顶部分离，再打开横向连接杆(16)两端的搭扣，取下横向连接杆(16)和顶盖(10)，并依次取下上密封圈(29)、护筒(3)和下密封圈(30)；
步骤403、利用四爪夹持器将第二护环(4)、第二底部透水石(6)、第二底部滤纸(7)、不含盐的第二环刀原状土试样(1)、第二导环(5)、第二顶部滤纸(8)和第二顶部透水石(9)整体取出放置在固结容器内，并在第二顶部透水石(9)上放置加压盖板，最后，将固结容器放置在固结台上，并将固结仪的横梁的底部与加压盖板的顶部贴合，并在横梁的中心安装百分表；
步骤404、施加1kPa的预压力使不含盐的第二环刀原状土试样(1)与第二底部透水石(6)和第二顶部透水石(9)完全接触，并将百分表调整到测读初读数；
步骤405、在固结容器内加入蒸馏水使不含盐的第二环刀原状土试样(1)始终处于饱和状态；
步骤406、对不含盐的第二环刀原状土试样(1)分两级加压至200kPa；其中，对不含盐的第二环刀原状土试样(1)分两级加压至200kPa的过程与步骤204中对第一环刀原状土试样分两级加压至200kPa的过程一致；
步骤407、当不含盐的第二环刀原状土试样(1)在200kPa的压力下饱和且变形稳定后，读取不含盐的第二环刀原状土试样(1)的高度H2；其中，不含盐的第二环刀原状土试样(1)饱和且变形稳定条件为不含盐的第二环刀原状土试样(1)不再吸收固结容器内内的蒸馏水，且不含盐的第二环刀原状土试样(1)每小时的变形量不大于0.01mm；
步骤408、根据ΔH2＝H1-H2得到不含盐的第二环刀原状土试样(1)在200kPa压力下的附加沉降量ΔH2。
9.按照权利要求8所述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：步骤403中所述四爪夹持器包括安装杆(35)、均套设在安装杆(35)上的上调节盘(36)和下调节盘(37)，以及铰接在上调节盘(36)底部的L形夹持杆(38)，
所述上调节盘(36)可沿安装杆(35)的高度方向上下移动，所述下调节盘(37)与安装杆(35)固定连接，所述安装杆(35)还套设有两个用于限定上调节盘(36)安装位置的上限位螺母(39)和下限位螺母(40)，所述上限位螺母(39)和下限位螺母(40)分别位于上调节盘(36)的两侧；
所述L形夹持杆(38)的数量为四个，四个所述L形夹持杆(38)沿上调节盘(36)的圆周方向均匀布设在上调节盘(36)的底部，所述L形夹持杆(38)穿过下调节盘(37)上的通孔(41)伸出至下调节盘(37)下方，所述安装杆(35)的顶部设置有把手(42)；
步骤403中利用四爪夹持器将第二护环(4)、第二底部透水石(6)、第二底部滤纸(7)、不含盐的第二环刀原状土试样(1)、第二导环(5)、第二顶部滤纸(8)和第二顶部透水石(9)整体取出放置在固结容器内，过程如下；
步骤4031、顺时针转动四爪夹持器的上限位螺母(39)和下限位螺母(40)，使上调节盘(36)靠近下调节盘(37)，进而使四个L形夹持杆(38)的底端所形成的圆形区域面积增大；
步骤4032，将四个L形夹持杆(38)的底端分别通过第二护环(4)上的四个透水孔(31)伸入至四个取样孔(34)内，并使L形夹持杆(38)的一个直角端与第二底部透水石(6)接触；
步骤4033、逆时针转动四爪夹持器的上限位螺母(39)和下限位螺母(40)，使上调节盘(36)远离下调节盘(37)，直至L形夹持杆(38)的另一个直角端与第二护环(4)的外侧面接触；
步骤4034、通过四爪夹持器的把手(42)将四爪夹持器向上移动，四爪夹持器向上移动带动第二护环(4)、第二底部透水石(6)、第二底部滤纸(7)、不含盐的第二环刀原状土试样(1)、第二导环(5)、第二顶部滤纸(8)和第二顶部透水石(9)整体移动，并将第二护环(4)、第二底部透水石(6)、第二底部滤纸(7)、不含盐的第二环刀原状土试样(1)、第二导环(5)、第二顶部滤纸(8)和第二顶部透水石(9)整体放置在固结容器内。
10.按照权利要求1所述的一种湿陷性土、溶陷性土或复合型土的判定方法，其特征在于：所述待判定土层的湿陷系数
Figure FDA0003149562200000101
所述待判定土层的溶陷系数
Figure FDA0003149562200000102
其中，第一环刀原状土试样的初始高度与第二环刀原状土试样(1)的初始高度相等，H0为第一环刀原状土试样或第二环刀原状土试样(1)的初始高度。
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