CN114859016A - 黄土湿陷性试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种黄土湿陷性试验方法。该黄土湿陷性试验方法包括：S100，在试验区开挖探井，使探井的底部外扩，并在外扩处浇筑混凝土形成与土体固定的基体结构；S200，自基体结构继续向下开挖传力井，在传力井内设置加压装置，加压装置的上端连接于基体结构，下端抵于传力井的井底，加压装置能够对传力井井底的土体加压；S300，在探井的周围开挖浸水孔；S400，通过加压装置对传力井井底的土体加压，并向浸水孔内注水，以使传力井井底的土体浸水饱和。本发明提供一种黄土湿陷性试验方法，以缓解现有技术中存在的无法测定深层黄土在加载状态或者卸载状态下的湿陷特性的技术问题。

Description

黄土湿陷性试验方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种黄土湿陷性试验方法。

背景技术

黄土在一定压力作用下受水浸湿后，结构迅速破坏而产生显著附加沉陷的性能称为湿陷性，湿陷性是黄土特有的工程地质性质。黄土产生湿陷的最根本原因是:在非饱和状态下，黄土具有相对显著的大孔隙结构，形成联结强度。黄土一旦遇水，可产生强度大幅度骤降和变形大幅度突增的特性。其中，黄土的湿陷性又分为自重湿陷和非自重湿陷两种类型，前者系指黄土遇水后，在上覆饱和自重作用下即可产生沉陷的现象，后者系指黄土浸水后，在附加荷载作用下所产生的附加沉陷。

在黄土地区工程建设的过程中，如何对深层黄土在加载状态或者卸载状态下的湿陷特性做出准确的评价，是困扰众多技术工作者的难题。

因此，本申请针对上述问题提供一种新的黄土湿陷性试验方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种黄土湿陷性试验方法，以缓解现有技术中存在的无法测定深层黄土在加载状态或者卸载状态下的湿陷特性的技术问题。

基于上述目的，本发明提供一种黄土湿陷性试验方法，包括：

S100，在试验区开挖探井，使所述探井的底部外扩，并在外扩处浇筑混凝土形成与土体固定的基体结构；

S200，自所述基体结构继续向下开挖传力井，在所述传力井内设置加压装置，所述加压装置的上端连接于所述基体结构，下端抵于所述传力井的井底，所述加压装置能够对所述传力井井底的土体加压；

S300，在所述探井的周围开挖浸水孔；

S400，通过所述加压装置对所述传力井井底的土体加压，并向所述浸水孔内注水，以使所述传力井井底的土体浸水饱和。

进一步地，所述加压装置包括传力组件、千斤顶及承压板；

所述传力组件的上端连接于所述基体结构，所述千斤顶设置于所述传力组件的下端，且所述承压板设置于所述千斤顶远离所述传力组件的一端。

进一步地，所述传力组件包括传力柱及传力主横梁；

所述传力柱沿所述传力井的深度方向延伸，所述传力柱的上端连接于所述基体结构，所述传力主横梁设置于所述传力柱的下端，且所述千斤顶设置于所述传力主横梁的下端。

进一步地，所述传力柱为浇筑于所述传力井内周面处的混凝土，或者，所述传力柱为设置于所述传力井内周面处的钢架。

进一步地，所述传力主横梁为沿垂直于所述传力井的深度方向布置的十字形梁和/或半圆形梁。

进一步地，所述加压装置还包括能够测定所述承压板沉降量的位移传感器及与所述位移传感器连接的位移表。

进一步地，所述黄土湿陷性试验方法还包括设置于S400之后的S500及S600；

S500，以所述探井的中心为原点，向所述探井的井边三个方向均匀放射状布置三条浅标线，每条所述浅标线上均设置有多个浅标点；

S600，以所述探井的中心为原点，向所述探井的井边六个方向均匀放射状布置六条深标线，每条所述深标线上均设置有多个深标点。

进一步地，S500中，所述浅标点的布置方法具体为：

在所述浅标点处标记，在标记处钻孔形成浅标孔，每个所述浅标孔内埋设浅标杆；

所述浅标杆包括第一杆体和设置于所述第一杆体下端的第一沉降板，所述第一杆体下放于所述浅标孔内，且所述第一沉降板设置于所述浅标孔的孔底，所述第一杆体的上端出露于地表，且所述第一杆体出露于地表处设置有第一标尺；

所述浅标杆还包括套设于所述第一杆体外侧且与所述第一杆体相间隔的第一护筒，所述第一护筒与所述浅标孔之间的间隙回填土料并夯实。

进一步地，S600中，所述深标点的布置方法具体为：

在所述深标点处标记，在标记处钻孔形成深标孔，每个所述深标孔内埋设深标杆；

所述深标杆包括第二杆体和设置于所述第二杆体下端的第二沉降板，所述第二杆体下放于所述深标孔内，且所述第二沉降板设置于所述深标孔的孔底，所述第二杆体的上端出露于地表，且所述第二杆体出露于地表处设置有第二标尺；

所述深标杆还包括套设于所述第二杆体外侧且与所述第二杆体相间隔的第二护筒，所述第二护筒与所述深标孔之间的间隙回填土料并夯实。

进一步地，所述黄土湿陷性试验方法还包括设置于S400之后的S700；

S700，布设用于观测水分迁移变化的水分计、用于观测土压力变化的土压力传感器及用于观测土体侧向变形的固定测斜仪。

采用上述技术方案，本发明的黄土湿陷性试验方法具有如下有益效果：

现有的浸水试验测试手段中，多反映的土体上覆饱和自重作用下，研究场地位置处的湿陷变形特征，但在具体应用过程中，多需要测试黄土为加卸载作用下的湿陷特征。然而，现有技术中很难模拟深层黄土在加载或者卸载下的状态，因此现有技术中无法测定深层黄土在加载状态或者卸载状态下的湿陷特性。

针对上述问题，本实施例中，该黄土湿陷性试验方法，传力井井底的土体为待测土体，通过与土体固定的基体结构及设置于基体结构与待测土体之间的加压装置实现对待测土体加压。具体而言，基体结构为加压装置提供支撑作用，加压装置工作时，通过基体结构的支撑，使加压装置能够对待测土体加压，从而使待测土体为加压状态，再通过向浸水孔内注水，使待测土体为浸水饱和状态，从而便于测定待测土体在附加载荷作用下的湿陷特性。

另外，需要说明的是，该黄土湿陷性试验方法，通过在待测土体上方开挖探井及传力井，实现了使待测土体空载，再通过加压装置对待测土体加压，设置加压装置不同的加压量实现对待测土体加载或者卸载，用以模拟深层黄土的加载状态或者卸载状态，以便于进行对加载状态及卸载状态下土体湿陷特性的测试工作。

具体而言，例如，天然状态下，一定深度下土体的受力载荷为第一压力值，此一定深度下土体为待测土体，在待测土体上方开挖探井及传力井使待测土体空载，再通过加压装置对待测土体加压，且加压的压力值为第二压力值。若第二压力值小于第一压力值，实现了模拟深层黄土的卸载状态，以便于对待测土体卸载状态下湿陷特性的测定；或者，若第二压力值大于第一压力值，实现了模拟深层黄土的加载状态，以便于对待测土体加载状态下湿陷特性的测定。因此该黄土湿陷性试验方法不仅能模拟待测土体的加载状态，也能模拟待测土体的卸载状态，以便于测定深层土体在加载状态及卸载状态下的湿陷特性，实用性更强，缓解了现有技术中存在的无法测定深层黄土在加载状态或者卸载状态下的湿陷特性的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解的是，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的黄土湿陷性试验方法中深标点及浅标点的平面布置示意图；

图2为本发明实施例提供的黄土湿陷性试验方法中深标点及探井的布置示意图；

图3为图2所示的探井中局部结构示意图；

图4为本发明实施例提供的黄土湿陷性试验方法中浅标点的布置示意图；

图5为本发明实施例提供的黄土湿陷性试验方法中深标点的结构示意图。

附图标记：

11-探井；12-探井中心；13-传力井；

2-基体结构；

31-千斤顶；32-承压板；33-传力柱；34-传力主横梁；35-位移传感器；36-位移表；37-基准架；

4-浸水孔；

5-浅标点；

6-深标点；61-深标孔；62-第二杆体；63-第二沉降板；64-第二标尺；65-第二护筒；

A-第一浅标线；B-第二浅标线；C-第三浅标线；

D-第一深标线；E-第二深标线；F-第三深标线；G-第四深标线；H-第五深标线；J-第六深标线。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参见图2，并结合图3，本实施例提供一种黄土湿陷性试验方法，该黄土湿陷性试验方法包括：

S100，在试验区开挖探井11，使探井11的底部外扩，并在外扩处浇筑混凝土形成与土体固定的基体结构2。

S200，自基体结构2继续向下开挖传力井13，在传力井13内设置加压装置，加压装置的上端连接于基体结构2，下端抵于传力井13的井底，加压装置能够对传力井13井底的土体加压。

S300，在探井11的周围开挖浸水孔4。

S400，通过加压装置对传力井13井底的土体加压，并向浸水孔4内注水，以使传力井13井底的土体浸水饱和。

需要说明的是，现有的浸水试验测试手段中，多反映的土体上覆饱和自重作用下，研究场地位置处的湿陷变形特征，但在具体应用过程中，多需要测试黄土为加卸载作用下的湿陷特征。然而，现有技术中很难模拟深层黄土在加载或者卸载下的状态，因此现有技术中无法测定深层黄土在加载状态或者卸载状态下的湿陷特性。

针对上述问题，本实施例中，该黄土湿陷性试验方法，传力井13井底的土体为待测土体，通过与土体固定的基体结构2及设置于基体结构2与待测土体之间的加压装置实现对待测土体加压。具体而言，基体结构2为加压装置提供支撑作用，加压装置工作时，通过基体结构2的支撑，使加压装置能够对待测土体加压，从而使待测土体为加压状态，再通过向浸水孔4内注水，使待测土体为浸水饱和状态，从而便于测定待测土体在附加载荷作用下的湿陷特性。

另外，需要说明的是，该黄土湿陷性试验方法，通过在待测土体上方开挖探井11及传力井13，实现了使待测土体空载，再通过加压装置对待测土体加压，设置加压装置不同的加压量实现对待测土体加载或者卸载，用以模拟深层黄土的加载状态或者卸载状态，以便于进行对加载状态及卸载状态下土体湿陷特性的测试工作。

具体而言，例如，天然状态下，一定深度下土体的受力载荷为第一压力值，此一定深度下土体为待测土体，在待测土体上方开挖探井11及传力井13使待测土体空载，再通过加压装置对待测土体加压，且加压的压力值为第二压力值。若第二压力值小于第一压力值，实现了模拟深层黄土的卸载状态，以便于对待测土体卸载状态下湿陷特性的测定；或者，若第二压力值大于第一压力值，实现了模拟深层黄土的加载状态，以便于对待测土体加载状态下湿陷特性的测定。因此该黄土湿陷性试验方法不仅能模拟待测土体的加载状态，也能模拟待测土体的卸载状态，以便于测定深层土体在加载状态及卸载状态下的湿陷特性，实用性更强，缓解了现有技术中存在的无法测定深层黄土在加载状态或者卸载状态下的湿陷特性的技术问题。

优选地，请参见图3，本实施例中，加压装置包括传力组件、千斤顶31及承压板32；传力组件的上端连接于基体结构2，千斤顶31设置于传力组件的下端，且承压板32设置于千斤顶31远离传力组件的一端。

这样的设置，加压装置启动时，千斤顶31作用使传力组件以基体结构2为支撑，从而承压板32作用于待测土体，对待测土体加压加压。

优选地，请参见图3，本实施例中，传力组件包括传力柱33及传力主横梁34；传力柱33沿传力井13的深度方向延伸，传力柱33的上端连接于基体结构2，传力主横梁34设置于传力柱33的下端，且千斤顶31设置于传力主横梁34的下端。

可选地，本实施例中，传力柱33为浇筑于传力井13内周面处的混凝土，或者，传力柱33为设置于传力井13内周面处的钢架。

可选地，传力主横梁34为沿垂直于传力井13的深度方向布置的十字形梁，或者，传力主横梁34为沿垂直于传力井13的深度方向布置的半圆形梁。

优选地，本实施例中，传力主横梁34为沿垂直于传力井13的深度方向布置的十字形及半圆形结合式梁。这样的设置，使自传力柱33传递至千斤顶31的压力传递更稳定、可靠，在一定程度上保证试验的安全性。

优选地，请参见图3，本实施例中，加压装置还包括能够测定承压板32沉降量的位移传感器35及与位移传感器35连接的位移表36。

优选地，请参见图3，加压装置还包括固定安装于传力井13内的基准架37，基准架37作为承压板32测量沉降量的基准参照物，位移表36安装于基准架37。

优选地，请参见图1，本实施例中，黄土湿陷性试验方法还包括设置于S400之后的S500及S600。

其中，请结合图4，S500，以探井中心12为原点，向探井11的井边三个方向均匀放射状布置三条浅标线，每条浅标线上均设置有多个浅标点5。

S600，以探井中心12为原点，向探井11的井边六个方向均匀放射状布置六条深标线，每条深标线上均设置有多个深标点6。

例如，请参见图1，三条浅标线分别为第一浅标线A、第二浅标线B及第三浅标线C，第一浅标线A、第二浅标线B及第三浅标线C三者中相邻二者之间的夹角为120°。六条深标线分别为第一深标线D、第二深标线E、第三深标线F、第四深标线G、第五深标线H及第六深标线J，第一深标线D、第二深标线E、第三深标线F、第四深标线G、第五深标线H及第六深标线J六者中相邻二者之间的夹角为60°。

本实施例的黄土湿陷性试验方法，通过深标点6及浅标点5相结合的方式，既能够对土体表层土体的变形进行观测，又能够对深部土体的变形进行观测，实现了对试验地段进行全方位观测的目的。

可选地，S500中，浅标点5的布置方法具体为：

在浅标点5处标记，在标记处钻孔形成浅标孔，每个浅标孔内埋设浅标杆；浅标杆包括第一杆体和设置于第一杆体下端的第一沉降板，第一杆体下放于浅标孔内，且第一沉降板设置于浅标孔的孔底，第一杆体的上端出露于地表，且第一杆体出露于地表处设置有第一标尺；浅标杆还包括套设于第一杆体外侧且与第一杆体相间隔的第一护筒，第一护筒与浅标孔之间的间隙回填土料并夯实。

该黄土湿陷性试验方法，通过观测浅标点5上第一标尺的读数变化来监测各浅标点5的湿陷沉降变形量。

例如，在加压装置对待测土体加压前，首先读取各浅标点5上第一标尺的读数，试验开始后，通过观测各浅标点5上第一标尺的读数的变化来反映表层土体的湿陷沉降变形量。

优选地，请参见图5，本实施例中，S600中，深标点6的布置方法具体为：

在深标点6处标记，在标记处钻孔形成深标孔61，每个深标孔61内埋设深标杆；深标杆包括第二杆体62和设置于第二杆体62下端的第二沉降板63，第二杆体62下放于深标孔61内，且第二沉降板63设置于深标孔61的孔底，第二杆体62的上端出露于地表，且第二杆体62出露于地表处设置有第二标尺64；深标杆还包括套设于第二杆体62外侧且与第二杆体62相间隔的第二护筒65，第二护筒65与深标孔61之间的间隙回填土料并夯实。

该黄土湿陷性试验方法，通过观测深标点6上第二标尺64的读数变化来监测各深标点6的湿陷沉降变形量。

例如，在加压装置对待测土体加压前，首先读取各深标点6上第二标尺64的读数，试验开始后，通过观测各深标点6上第二标尺64的读数的变化来反映深部土体的湿陷沉降变形量。

优选地，本实施例中，黄土湿陷性试验方法还包括设置于S400之后的S700；S700，布设用于观测水分迁移变化的水分计、用于观测土压力变化的土压力传感器及用于观测土体侧向变形的固定测斜仪。

具体而言，水分计的布置：在待测范围内外均布置水分计，例如，自探井中心12向外，间隔设置多个水分计，以反映土体浸水后水分迁移变化规律。

水分计的布置方法如下：

采用钻机预钻至设计深度，埋置水分计，经埋设前及埋设后的读数校值，确定水分计工作正常后，利用预先筛好的素土进行回填，根据埋置深度不同，分层夯实，同时间隔2m利用素混凝土进行止水。

土压力传感器的布置方法如下：

在待测范围内外均布置土压力传感器，例如，自探井中心12向外，间隔设置多个土压力传感器，以反映土体浸水后土压力的变化规律。

水分计的布置方法如下：

人工事先挖井，在预定深度将土压力传感器埋入土中，读取土压力的测量值，确定土压力传感器工作正常后，利用预先筛好的素土进行回填并分层夯实。

固定测斜仪的布置方法如下：

采用钻机预钻至设计深度后安置固定测斜仪，固定测斜仪安装完成后，将固定测斜仪放入预定深度并用钢丝绳固定，确定固定测斜仪工作正常后，进行现场的固定及保护工作。

综上所述，本实施例的黄土湿陷性试验方法，通过加压装置以便于测定土体加载状态或者卸载状态下的湿陷特性；通过深标点6及浅标点5的设置，实现了对表层土体及深部土体的变形进行观测，从而观测深层黄土浸水加载之后所发生的竖向沉降；通过水分计观测深层黄土浸水加载之后所发生的水分迁移变化规律；通过土压力传感器观测深层黄土浸水加载之后所发生的土压力变化规律；以及通过固定测斜仪观测深层黄土浸水加载之后所发生的侧向变形，因而该黄土湿陷性试验方法能够准确评价黄土在实际工况下的湿陷性，从而准确的反映深层黄土湿陷之后对周围地层所产生的一系列影响，为地基处理奠定基础，具有显著的经济效益和社会效益。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种黄土湿陷性试验方法，其特征在于，包括：

S100，在试验区开挖探井，使所述探井的底部外扩，并在外扩处浇筑混凝土形成与土体固定的基体结构；

S200，自所述基体结构继续向下开挖传力井，在所述传力井内设置加压装置，所述加压装置的上端连接于所述基体结构，下端抵于所述传力井的井底，所述加压装置能够对所述传力井井底的土体加压；

S300，在所述探井的周围开挖浸水孔；

S400，通过所述加压装置对所述传力井井底的土体加压，并向所述浸水孔内注水，以使所述传力井井底的土体浸水饱和。

2.根据权利要求1所述的黄土湿陷性试验方法，其特征在于，所述加压装置包括传力组件、千斤顶及承压板；

所述传力组件的上端连接于所述基体结构，所述千斤顶设置于所述传力组件的下端，且所述承压板设置于所述千斤顶远离所述传力组件的一端。

3.根据权利要求2所述的黄土湿陷性试验方法，其特征在于，所述传力组件包括传力柱及传力主横梁；

所述传力柱沿所述传力井的深度方向延伸，所述传力柱的上端连接于所述基体结构，所述传力主横梁设置于所述传力柱的下端，且所述千斤顶设置于所述传力主横梁的下端。

4.根据权利要求3所述的黄土湿陷性试验方法，其特征在于，所述传力柱为浇筑于所述传力井内周面处的混凝土，或者，所述传力柱为设置于所述传力井内周面处的钢架。

5.根据权利要求3所述的黄土湿陷性试验方法，其特征在于，所述传力主横梁为沿垂直于所述传力井的深度方向布置的十字形梁和/或半圆形梁。

6.根据权利要求2所述的黄土湿陷性试验方法，其特征在于，所述加压装置还包括能够测定所述承压板沉降量的位移传感器及与所述位移传感器连接的位移表。

7.根据权利要求1-6任一项所述的黄土湿陷性试验方法，其特征在于，所述黄土湿陷性试验方法还包括均设置于S400之后的S500及S600；

S500，以所述探井的中心为原点，向所述探井的井边三个方向均匀放射状布置三条浅标线，每条所述浅标线上均设置有多个浅标点；

S600，以所述探井的中心为原点，向所述探井的井边六个方向均匀放射状布置六条深标线，每条所述深标线上均设置有多个深标点。

8.根据权利要求7所述的黄土湿陷性试验方法，其特征在于，S500中，所述浅标点的布置方法具体为：

在所述浅标点处标记，在标记处钻孔形成浅标孔，每个所述浅标孔内埋设浅标杆；

所述浅标杆包括第一杆体和设置于所述第一杆体下端的第一沉降板，所述第一杆体下放于所述浅标孔内，且所述第一沉降板设置于所述浅标孔的孔底，所述第一杆体的上端出露于地表，且所述第一杆体出露于地表处设置有第一标尺；

所述浅标杆还包括套设于所述第一杆体外侧且与所述第一杆体相间隔的第一护筒，所述第一护筒与所述浅标孔之间的间隙回填土料并夯实。

9.根据权利要求7所述的黄土湿陷性试验方法，其特征在于，S600中，所述深标点的布置方法具体为：

在所述深标点处标记，在标记处钻孔形成深标孔，每个所述深标孔内埋设深标杆；

所述深标杆包括第二杆体和设置于所述第二杆体下端的第二沉降板，所述第二杆体下放于所述深标孔内，且所述第二沉降板设置于所述深标孔的孔底，所述第二杆体的上端出露于地表，且所述第二杆体出露于地表处设置有第二标尺；

所述深标杆还包括套设于所述第二杆体外侧且与所述第二杆体相间隔的第二护筒，所述第二护筒与所述深标孔之间的间隙回填土料并夯实。

10.根据权利要求1-6任一项所述的黄土湿陷性试验方法，其特征在于，所述黄土湿陷性试验方法还包括设置于S400之后的S700；

S700，布设用于观测水分迁移变化的水分计、用于观测土压力变化的土压力传感器及用于观测土体侧向变形的固定测斜仪。

Images