[發明專利]輕質土施工期沿路堤深度強度測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 201410183350.6
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103981848A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 劉鑫;洪寶寧;朱俊杰;徐奮強;崔猛;盛柯
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌;唐循文

技術領域

本發明屬于工程建筑領域，具體涉及一種輕質土施工期路堤深度強度測試裝置及測試方法。

背景技術

輕質土作為一種新型的巖土材料，因其具有輕質性、自立性、自密性、容重和強度可調節性、施工便捷性、保溫隔熱性等特點，已在地鐵上覆荷載超載、地下管線與地下空洞填充、保溫隔熱等方面成功應用，并逐步應用至高等級公路路堤填筑工程。輕質土施工期沿路堤深度強度大小，將影響澆筑厚度、澆筑間隔等施工工藝，而且將影響輕質土路堤最終填筑質量，如：輕質土路堤裂縫的萌生等質量問題。因此，輕質土施工期沿路堤深度強度測試具有較大的工程價值。

目前，國內外沒有針對輕質土施工期沿路堤深度強度測試裝置，一般而言，輕質土屬于類水泥制品，因此與輕質土相關的強度測試，主要是混凝土強度測試裝置。然而，輕質土與混凝土有極大差異，如輕質土內部含有大量氣泡，密度相當于普通水泥混凝土的1/5-1/8左右，抗壓強度一般在0.3-5MPa之間。因此，目前混凝土強度的測試裝置對于輕質土并不適用，而且部分強度的測試規程也做了明確說明，如，《回彈法檢測混凝土抗壓強度試驗規程》(JGJ/T23-2011)中1.0.2條文明確表明，回彈法不適合表層和內部強度有明顯差異或內部存在缺陷的混凝土強度檢測；《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》(CECS-03：2007)中1.0.2條文明確表明，鉆芯法強度僅適用于10-100MPA之間的混凝土強度檢測；《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規程》(CECS-02：2005)中1.0.3條文說明中明確表明，該規程適用于密度為2400kg/m³(輕質土密度小于1000kg/m³)左右的結構混凝土等。因此，氣泡混合輕質土用于路堤填筑，其施工期內部強度的獲取目前仍沒有可靠裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種輕質土施工期路堤深度強度測試裝置及測試方法，本發明可快速確定施工期氣泡混合輕質土沿路堤不同深度的強度特性，優化施工澆筑厚度、澆筑均勻度、時間間隔等工藝，從施工工藝角度提高氣泡混合輕質土路堤填筑質量。

輕質土施工期路堤深度強度測試裝置，包括貫入系統與支架，貫入系統包括蝸桿、變速箱、電動機、壓力傳感器、位移傳感器、取芯樣管和鉆頭；其中電動機連接變速箱，蝸桿向下穿過變速箱后連接壓力傳感器和位移傳感器再連接取芯樣管，取芯樣管下端設有轉頭，鉆頭為環向無內外摩阻力鉆頭，蝸桿表面有旋轉螺紋，變速箱通過旋轉螺紋驅動蝸桿轉動；支架包括面板、柱腿和底座，面板下面設置柱腿，柱腿下面設置底座；貫入系統中變速箱和電動機設置于支架面板上，蝸桿向下穿過面板。

所述的輕質土施工期路堤深度強度測試裝置，可以為壓力傳感器一端連接蝸桿，另一端連接取芯樣管；位移傳感器為拉線式傳感器，有固定端與同步伸長端，其中固定端固定于面板的底部，同步伸長端固定于取芯樣管的頂端，取芯樣管貫入過程中，位移傳感器同步伸長記錄相應的貫入位移量。

所述的輕質土施工期路堤深度強度測試裝置，所述環向無內外摩阻力鉆頭可以為圓錐形鉆頭，內部空心，底面內部空心內徑與取芯樣管內徑相同，鉆頭頂端開口，開口處內徑小于取芯樣管內徑；鉆頭嵌套于取芯樣管上，通過螺栓連接，嵌套部分的外徑小于鉆頭底面外徑。

所述的輕質土施工期路堤深度強度測試裝置測試輕質土施工期路堤深度強度的方法，包括以下步驟：

步驟一，組裝并調試儀器，待澆筑完畢的輕質土固化后將儀器放置于貫入位置處并在儀器底座周圍施加反力；

步驟二，將取芯樣管端頭與輕質土表面接觸，記錄壓力傳感器、位移傳感器初始值；

步驟三，開啟電動機，調節變速箱，貫入取芯樣管，貫入過程中同步記錄壓力、位移值；

步驟四，待貫入至需測深度，即可停止試驗。

所述的輕質土施工期路堤深度強度測試裝置測定輕質土施工期路堤深度強度的方法，步驟三中貫入取芯樣管的速度可以為50-60mm/min。

鉆頭與取芯樣管為螺栓連接，當樣管旋轉鉆進時，傳統樣管的內外壁與土體摩擦，隨著深度增加，摩擦力隨之增加，鉆頭處土體抗壓強度無法直接從儀器貫入阻力得出，貫入阻力包括錐頭壓力、樣管側壁摩擦力。本發明的鉆頭改進之處在于：氣泡混合輕質土為水泥制品，貫入過程中，土體變形量小，鉆頭內壁與樣管內土體沒有直接接觸，因此沒有內摩阻力；鉆頭外部上端AE面與土體也沒有接觸，樣管外壁與土樣也沒有接觸，因此儀器貫入時無外摩阻力，外摩阻力為AD₁面上阻力。鉆進完成后回旋提出樣管時，因CD₁傾斜面作用，氣泡混合輕質土芯樣即可被帶出。