[發(fā)明專利]一種用于量測土樣反復脹縮的試驗裝置及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010132624.0
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN101806686A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李志清;胡瑞林;江東輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/18
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種土工測試方法，屬于土木(巖土)工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

長期以來，凍脹和融沉一直是西北寒區(qū)工程凍害問題的主要原因之一。對土體的凍脹和 融沉的循環(huán)過程改變了土體結(jié)構(gòu)，破壞了顆粒間的連接力，使土顆粒重新排列，是導致土體 性質(zhì)劣化的重要原因之一，尤其對于寒區(qū)中的凍土與黃土等具有較強結(jié)構(gòu)性的土體，更是如 此。土壩、堤防、路基、邊坡等土質(zhì)構(gòu)筑物，在長期凍脹、融沉循環(huán)因素影響下產(chǎn)生裂縫、 滲漏、滑坡等災害事故，嚴重影響了工程的正常施工與安全運營。因此，對土體在低溫下凍 結(jié)和高溫下融化的循環(huán)作用下的體積變形規(guī)律的認識研究非常必要。目前國內(nèi)外還沒有較為 成熟的用來量測土體在側(cè)限壓力下的脹縮變形規(guī)律的試驗裝置。該申請就是要發(fā)明一種針對 土體在低溫凍結(jié)與高溫融化環(huán)境下土樣脹縮的體變量測方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種用于量測土樣反復脹縮的試驗方法，解決土體在反復膨脹或收縮 時的垂直位移量與體積變形量的量測問題，尤其適用于土體凍結(jié)膨脹與融化收縮過程中的脹 縮量測問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案，其特征是利用一種裝置量測土樣反復脹縮變形，該裝置由加熱 水箱1、加載框架8、蒸發(fā)器14、凍融室17、加壓杠桿28組成。其中加熱水箱1通過下水管 5和上水管6與凍融室17連接，下水管5通過開關(guān)閥門3控制，上水管4通過水泵2與開關(guān) 閥門4控制。蒸發(fā)器14與制冷劑儲存盒13、壓縮機16、冷凝器15、制冷劑儲存盒13連接 成一套冷凍系統(tǒng)。試樣盒19底部放有透水石12，透水石12上面放置試樣20，試樣20上面 再放一塊透水石12，然后用頂帽11蓋住透水石12，通過加壓軸10對試樣20加壓，當試樣 20發(fā)生脹縮時可以通過垂直位移計9觀測讀數(shù)變化。凍融室17內(nèi)有聚乙烯保溫泡沫18和溫 度計7，溫度計7和垂直位移計9可以連接電腦實現(xiàn)實時采集數(shù)據(jù)。加壓軸10由加載框架8 通過固定栓22連接的加壓杠桿28和砝碼24提供垂直壓力。加載框架8由轉(zhuǎn)動軸23、砝碼 24、大砝碼27、加壓杠桿28組成，加載框架8通過固定栓22與儀器底座21連接，帶動框 架8升降的兩個轉(zhuǎn)動軸23通過第一金屬吊鉤25連接，砝碼24與加壓杠桿28通過第二金屬 吊鉤26連接。

本發(fā)明優(yōu)點：

儀器制造簡單，測量精度高，滿足土樣凍結(jié)、融沉要求，溫度控制準確，可以直接測定 各種土質(zhì)在側(cè)限壓力下凍結(jié)融沉后的脹縮量與體變量。

本發(fā)明適用范圍：

可用于土木工程中遇到的各種土質(zhì)的脹縮量及其體積變化量測，既適用于無荷載壓力自 由脹縮環(huán)境下量測，又適用于有垂直荷載的側(cè)限壓力環(huán)境下量測。

附圖說明：

圖1是用于測量土樣反復脹縮的試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中：有加熱水箱1、水泵2、下 水管開關(guān)閥門3、上水管開關(guān)閥門4、下水管5、上水管6、溫度計7、加載框架8、垂直位移 計9、加壓軸10、頂帽11、透水石12、制冷劑儲存盒13、蒸發(fā)器14、冷凝器15、壓縮機16、 凍融室17、聚乙烯保溫泡沫18、試樣盒19、試樣20、儀器底座21、固定栓22、轉(zhuǎn)動軸23、 砝碼24。

圖2是圖1的A-A右視圖。其中有：固定栓22、轉(zhuǎn)動軸23、砝碼24、第一金屬吊鉤25、 第二金屬吊鉤26、大砝碼27、加壓杠桿28。

具體實施方式：

實施例：用于量測土樣反復脹縮的試驗裝置的使用方法如下：

(1)試樣自由脹縮量測變形方法：

①安裝試樣：先把透水石12放入試樣盒19中，然后放入試樣20，再放入透水石12， 頂部加蓋頂帽11，將垂直位移計9置于頂帽11上，并使讀數(shù)歸零，加載框架8懸空放置；

②凍結(jié)試樣：開動壓縮機16，使得制冷劑13通過冷凝器15，進入蒸發(fā)器14中，對試 樣20進行冷凍降溫，通過溫度計7控制試樣20的溫度，待溫度達到試驗要求，關(guān)閉壓縮機 16，通過垂直位移計9的量測，可以得出試樣20在規(guī)定溫度無荷載條件下的自由凍結(jié)膨脹量；