[發(fā)明專利]土體膨脹凍脹聯(lián)合測試裝置及測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410062316.3
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103776984A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐麗麗;張濱;劉麗佳;李兆宇;孫景路;曲祥民;陶琦
• 申請（專利權(quán)）人: 黑龍江省水利科學(xué)研究院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N25/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土體性質(zhì)測試領(lǐng)域，具體是涉及一種用于膨脹土的膨脹率和凍脹率聯(lián)合測試的裝置及測試方法。

背景技術(shù)

膨脹土是一種具有膨脹結(jié)構(gòu)以及多裂隙性、強(qiáng)脹縮性和強(qiáng)度衰減性的高塑性粘性土，也是典型的非飽和土。膨脹土分布范圍較廣，對工程建設(shè)的危害較大，防治較為困難。目前，對膨脹土的研究已成為當(dāng)前巖土工程的重要研究方向之一，近年來國內(nèi)外學(xué)者對膨脹土的研究比較多，而且研究多集中在土體的膨脹特性方面。

目前，國內(nèi)外針對膨脹土開展的凍脹特性試驗(yàn)，采用的仍然是適用于普通土的凍脹試驗(yàn)方法，而未考慮土體的膨脹量，這就導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確。發(fā)明人曾多次開展試驗(yàn)，嘗試采用兩種方法進(jìn)行對比，試驗(yàn)結(jié)果證明，當(dāng)前的膨脹土凍脹性試驗(yàn)并不完善，計算結(jié)果存在較大偏差，導(dǎo)致對膨脹土的工程性質(zhì)掌握不準(zhǔn)確、不全面，從而對工程設(shè)計產(chǎn)生不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有針對膨脹土膨脹特性測試不準(zhǔn)確的問題，而提供土體膨脹凍脹聯(lián)合測試裝置及測試方法。

本發(fā)明土體膨脹凍脹聯(lián)合測試裝置包括恒溫箱、頂板低溫循環(huán)浴、底板低溫循環(huán)浴、試樣盒、頂板、多個熱敏電阻溫度計、位移傳感器、供水裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和主控計算機(jī)，其中試樣盒為有機(jī)玻璃圓筒，在恒溫箱的下部設(shè)置有頂板低溫循環(huán)浴和底板低溫循環(huán)浴，試樣盒置于恒溫箱內(nèi)的底板上，頂板安放到試樣盒頂部并通過導(dǎo)管與頂板低溫循環(huán)浴的出口相連接，試樣盒底部的底板通過導(dǎo)管與底板低溫循環(huán)浴的出口相連接，在試樣盒的側(cè)壁、頂板和底板上均插有熱敏電阻溫度計，頂板的上方安裝有位移傳感器，底板的下表面通過水管連接供水裝置，熱敏電阻溫度計與位移傳感器的信號輸出端分別連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號輸入端，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號輸出端連接主控計算機(jī)。

本發(fā)明土體膨脹凍脹聯(lián)合測試方法按下列步驟實(shí)現(xiàn)：

一、將試驗(yàn)土料裝入試驗(yàn)盒中，使用壓力機(jī)將土體壓制成型，得到土體試樣；

二、在底板上鋪設(shè)透水石和濾紙，放入步驟一得到的土體試樣，然后在土體試樣的上表面再放上濾紙和透水石，加蓋頂板，完成土體試樣的裝樣；

三、在試樣盒的側(cè)壁、頂板和底板上插入熱敏電阻溫度計，在頂板的上方安裝位移傳感器，連接頂板低溫循環(huán)管路和底板低溫循環(huán)管路，再連接上底板的供水裝置，供水排除底板內(nèi)氣泡，最后連接電路完成聯(lián)合測試裝置的組裝；

四、開啟恒溫箱，設(shè)定恒溫箱內(nèi)的溫度為20℃，調(diào)節(jié)頂板低溫循環(huán)浴和底板低溫循環(huán)浴的溫度為20℃，完成初始溫度調(diào)節(jié)；

五、通過供水裝置自下而上向試樣盒內(nèi)注水，使水面高出土體試樣5mm，當(dāng)位移傳感器讀數(shù)穩(wěn)定時，記錄位移傳感器的初始讀數(shù)z₀（mm）；

六、記錄24～48h內(nèi)某任一時間的位移傳感器讀數(shù)z_t（mm），按如下的公式(Ⅰ)計算無荷載膨脹率；

δe=zt-z0h0×100---(I)]]>

其中δ_e—時間為t時的無荷載膨脹率(%)；

h₀—土體試樣的高度（mm）；

七、調(diào)節(jié)恒溫箱內(nèi)的溫度為1℃，調(diào)節(jié)頂板低溫循環(huán)浴和底板低溫循環(huán)浴的溫度為1℃，恒溫至土體試樣達(dá)到1℃，完成凍脹初始溫度調(diào)節(jié)；

八、將頂板溫度調(diào)節(jié)到-15℃，保持0.5h，然后再將頂板溫度調(diào)節(jié)到-2℃，使土體試樣的溫度以0.3℃/h的速度下降，持續(xù)72h后記錄位移傳感器讀數(shù)z′_t（mm）；

九、將土體試樣從試樣盒中取出，測量土體試樣的凍結(jié)深度H_f（mm），計算總凍脹量△h=z′_t-z_t，再按如下的公式（Ⅱ）計算凍脹率，完成土體膨脹凍脹聯(lián)合測試；