CN207066937U - 膨胀土开裂含水量的测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膨胀土开裂含水量的测定装置，包括：供水装置，所述供水装置上设有用于读取供水量的刻度；阀门，其设于所述供水装置上；以及土样盛放装置，其设于所述供水装置下方。本实用新型膨胀土初始开裂含水量的测定装置，装置结构简单，安装方便，成本低。且试验操作简单，试验一旦开始，可独立进行，不需要工作人员。从膨胀土的渗透性出发，将膨胀土的初始开裂含水量定义为裂隙对土体的渗透性开始产生影响这一时刻土体的含水量。通过含水量来研究裂隙，具有很好的工程应用前景。且本实用新型的测定方法具有可重复性，可根据研究需要进行多次试验。

Description

膨胀土开裂含水量的测定装置

技术领域

本发明涉及膨胀土领域，特别涉及一种膨胀土开裂含水量的测定装置。

背景技术

工程中遇到的土很多位于地下水位以上，属于非饱和土。理论上来说，饱和土的渗透系数大，强度低，非饱和土的渗透系数小，强度高，故滑坡大都发生在雨季。膨胀土属于一种特殊的非饱和土，具有明显的干缩湿胀特性，在其失水收缩的过程中产生裂隙。而裂隙的存在为雨水进入土体内部提供了通道，增大了膨胀土的渗透系数，现场试验表明，膨胀土出现裂隙时，其原位渗透系数可达砂性土量级，具强透水性。渗透系数的增加进而导致膨胀土饱和，降低其强度，对于膨胀土边坡来说，导致其安全性降低，容易发生滑坡等工程事故。膨胀土裂隙的开展与其含水量具有对应关系。当膨胀土裂隙发展到一定程度时，才会影响其渗透性，将此时膨胀土的含水量称作开裂含水量。开裂含水量对研究膨胀土的渗透性及强度等方面具有重要的意义。

目前对于膨胀土的研究主要集中在其裂隙特性方面，但存在以下问题：(1)大都集中在裂隙产生以后，研究其发育情况，多为定性的研究，而对裂隙以及开裂含水量的定量研究很少，且没有一套用于测定膨胀土开裂含水量的方法和仪器；2)采用肉眼观测和照相机成像技术拍摄土样照片来研究裂隙，但肉眼观测易受主观影响，缺乏说服力；照相机拍摄土样照片再处理的方法操作太过复杂，对仪器要求高，且干扰大，缺乏工程实际意义。

综上，出于膨胀土裂隙特性的重要性以及目前对其研究进展，设计一套用于测定膨胀土开裂含水量的方法和装置显得尤为重要。

公开于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，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膨胀土开裂含水量的测定装置，该测定装置用于实验室测定膨胀土的开裂含水量，测定准确且重复性高。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于膨胀土开裂含水量的测定方法的测定装置，包括：供水装置，所述供水装置上设有用于读取供水量的刻度；阀门，其设于所述供水装置上；以及土样盛放装置，其设于所述供水装置下方。

优选地，上述技术方案中，所述土样盛放装置上下设有透水石层。

优选地，上述技术方案中，所述土样盛放装置内放置上表面和下表面设有滤纸。

优选地，上述技术方案中，所述土样盛放装置下方设有出水管以及接水箱。

优选地，上述技术方案中，还包括摄像头，其设于所述供水装置旁，用于监测供水装置液面的变化情况。

优选地，上述技术方案中，所述摄像头设于支撑架上，所述支撑架设有套筒，所述套筒能够上下移动的套设于支撑杆上，所述套筒与所述支撑杆的连接处设有固定件，通过所述固定件固定套筒在支撑杆上的位置。

一种膨胀土开裂含水量的测定方法，包括以下步骤：

(1)制备至少2个相同膨胀土的土样，对土样进行处理，使其饱和；

(2)将饱和后的土样进行脱湿处理；

(3)脱湿一段时间后记录土样裂隙发育情况，取出土样，测量其中一个土样的含水量，该含水量为初始含水量；

(4)将另外的土样进行水渗透一段时间，测定水的入渗速率随时间变化的不同取值；

(5)重复步骤(1)至(4)，进行多次试验，改变土样的脱湿时间，测得不同初始含水量下土样的入渗速率随时间变化的不同取值；

(6)整理试验数据，绘制不同初始含水量下土样的入渗速率随时间变化的关系曲线图，从图中找出入渗速率开始发生突变时土样的初始含水量，此即为这批土样的开裂含水量。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(1)取2个相同膨胀土的土样。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(1)中采用真空抽气法对土样进行抽气，使其饱和。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(2)中采用烘干法检测土样的含水量。

优选地，上述技术方案中，所述步骤(4)中测量入渗速率为，测量在某个时段t内，水渗入土样的水分入渗量V，土样横截面为A，入渗速率＝V/(At)。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明膨胀土开裂含水量的测定方法，从膨胀土的渗透性出发，将膨胀土的开裂含水量定义为裂隙对土体的渗透性开始产生影响这一时刻土体的含水量。通过含水量来研究裂隙，具有很好的工程应用前景。且本发明的测定方法具有可重复性，可根据研究需要进行多次试验。

(2)本发明用于测定膨胀土开裂含水量的装置，装置结构简单，安装方便，成本低。且试验操作简单，试验一旦开始，可独立进行，不需要工作人员。

附图说明

图1是根据本发明的用于测定膨胀土开裂含水量的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本发明具体实施方式的一种用于膨胀土开裂含水量的测定方法的测定装置，包括：供水装置1，所述供水装1上设有用于读取供水量的刻度。供水装置1的下端设有阀门2。阀门2的下方设有上透水石层3，透水石放在透明桶(该透明桶为有机玻璃桶)内，透明桶内壁涂抹有凡士林。上透水石层3通过螺栓与供水装置1连接。上透水层3的下方设有土样盛放装置4，上透水石层3通过螺栓与土样盛放装置4连接，土样盛放装置4放置有待检测的土样，土样盛放装置4的下方设置有下透水层5，土样与上下透水石接触面上均放置一片与土样盛放装置内径等大的滤纸。下透水石层5通过螺栓与土样盛放装置4连接。下透水层5通过螺栓固定设于支撑板6上。透水层5的下方设有出水管7，出水管7向接水箱8内延伸。摄像头9设于所述供水装置1旁，用于监测供水装置1液面的变化情况。所述摄像头9设于支撑架10上，支撑架10设有套筒11，套筒11能够上下移动的套设于支撑杆11上，套筒11与支撑杆12的连接处设有固定件，用于固定套筒11在支撑杆12上的位置。通过移动套筒11可带动支撑架10的升降，进而控制摄像头9的升降，使更准确的监测到供水装置液面的变化情况。

使用测定装置对膨胀土开裂含水量进行测定，测定方法包括以下步骤：

(1)在试验前，首先要得到供水装置1中阀门2以下部分和装有透水石的透明桶中吸收的水量。具体步骤为：将模型槽中的支撑板6、装有透水石的透明桶(带滤纸)、供水装置1组装起来，向供水装置1中装入适量水，待水位稳定后，记录供水装置1中液面读数，打开阀门2放水，等水位稳定后，记录此时供水装置1中液面读数，两次液面读数差即为损失的水量V₁。

(2)控制干密度和含水量，利用两个土样制备桶一次压实制备2个土样(土样直径为d，厚度为h，表面积为A)，用真空抽气法使其饱和；

(3)将装有饱和后土样的制备桶放入脱湿装置中，进行脱湿；

(4)一段时间T₀后拍照记录其裂隙发育情况，取出全部土样，用烘干法测量其中一个土样的含水量，该含水量为初始含水量；由于是相同的土样，处理条件相同，测量一个土样即可知道另外一个土样的含水量，即两个土样的含水量是一致的。

(5)取和步骤(1)使用的透水石材质相同，处理方式相同的透水石，按图1所示，安装测定装置，将下透水石层5用螺栓固定安装于支撑板6上，下透水石层5的下方安装出水管7和接水箱8。在下透水石层5上方放置一片滤纸(与装置内径等大)，安装土样盛放装置4，在土样盛放装置4内放置待检测的土样，土样盛放装置4上方放置另一片滤纸(同上)，安装上透水石层3，将上透水石层3与供水装置1连接。

(6)向供水装置1中注入适量水，待水位稳定后，记录初始液面读数，打开阀门2放水，同时打开摄像头9，实时拍摄记录供水装置1中液面变化情况，经过T时间后，记录此时液面读数，停止试验，某一时段t内的液面读数差，即为这一时段内水分减少量V₀。

(7)设置对照试验，确定T时间内供水装置1中水分蒸发量。具体为：将支撑板6、供水装置1和摄像头9组合起来，向供水装置1中注入和步骤(6)中等量的水，同时打开摄像头9实时监测供水装置1中液面变化情况，某一时段t内的液面差，即为这一时段蒸发的水量V₂；

(8)测定水的入渗速率，一段时间t内，水分入渗量V＝V₀-V₁-V2，入渗速率＝(V₀-V₁-V₂)/(At)。

(9)重复步骤(2)至(8)，进行多次试验，改变土样的脱湿时间，测得不同初始含水量下土样的入渗速率随时间变化的不同取值；

(10)整理试验数据，绘制不同初始含水量下土样的入渗速率随时间变化的关系曲线图，从图中找出入渗速率开始发生突变时土样的初始含水量，此即为这批土样的开裂含水量。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种膨胀土开裂含水量的测定装置，其特征在于，包括：

供水装置，所述供水装置上设有用于读取供水量的刻度；

阀门，其设于所述供水装置上；以及

土样盛放装置，其设于所述供水装置下方。

2.根据权利要求1所述的膨胀土开裂含水量的测定装置，其特征在于，所述土样盛放装置上下设有透水石层。

3.根据权利要求2所述的膨胀土开裂含水量的测定装置，其特征在于，所述土样盛放装置内放置上表面和下表面设有滤纸。

4.根据权利要求1所述的膨胀土开裂含水量的测定装置，其特征在于，所述土样盛放装置下方设有出水管以及接水箱。

5.根据权利要求1所述的膨胀土开裂含水量的测定装置，其特征在于，还包括摄像头，其设于所述供水装置旁，用于监测供水装置液面的变化情况。

6.根据权利要求5所述的膨胀土开裂含水量的测定装置，其特征在于，所述摄像头设于支撑架上，所述支撑架设有套筒，所述套筒能够上下移动的套设于支撑杆上，所述套筒与所述支撑杆的连接处设有固定件，通过所述固定件固定套筒在支撑杆上的位置。