[實用新型]一種硬質巖填石路堤空隙率試驗試洞體積測試裝置

有效

• 申請號: 201720988280.0
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN207147937U
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 劉江波;姜富瑜;劉曉明;丁曉媛;周師凱;張世安;范曉磊;金志峰
• 申請（專利權）人: 海口市市政工程設計研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司44260
• 代理人: 王翀,賈慶

技術領域

本實用新型涉及一種填石路堤空隙率試驗中，測試路堤內所挖試坑或試洞體積的裝置。

背景技術

填石路堤的填筑質量一般用壓實度或空隙率指標控制。例如：我國《公路路基設計規范》D30-2015要求壓實后的填石路堤的空隙率小于24％。因此，在填石路堤體施工中，需對填筑體空隙率進行測試。

對填筑體空隙率測試的基本原理是：

1)在室內，測試填料巖石固體顆粒的毛體積密度ρ_s，測試方法見《公路工程巖石試驗規程(JTG E41-2005)》的T0204-2005方法。

2)在填石路堤表面挖試坑或試洞，測得試坑/試洞中所挖取材料的質量m；

3)用灌水、灌砂的方法，測試得到所挖試坑/試洞的體積V。

4)按下式計算得到孔隙體積率n:

在這個測試中，測試試坑的體積V是比較困難的，尤其是顆粒粗大的填石路堤。對于填料顆粒最大粒徑小于31.5mm的路基，我國已經有了標準的測試儀器和方法，如《公路路基路面現場試驗檢測規程 (JTGE60-2008)》的T0921-2008規定的儀器和方法。

對于填料顆粒更大的粗粒土和巨粒土填石路堤，現有體積測試方法為《公路土工試驗規范》T0110-1993規定的方法，基本設備和步驟如下：

1)設備：帶圓孔和圓形套環的座板；聚乙烯塑料薄膜；儲水筒；

2)試驗步驟：

a)在需要測試的填石路堤表面，放一個鋼環9，內鋪塑料薄膜 91，灌水至套環上邊緣齊平。根據灌水量，得到灌入水的體積V₃；

b)座板孔內挖試坑；

c)試洞/試坑挖好后在坑內鋪塑料薄膜；

d)灌水，灌水至套環上邊緣齊平，根據灌水量，得到灌入水的體積V₄

e)挖出的填料所占的體積V＝V₄-V₃；

這種方法的測試原理如圖1所示。這種方法的缺陷是：

1)V₃和V₄測試中，鋼環的水位高度可能并不相同，因為一方面兩次鋼環放置位置有微小差異，導致鋼環頂面傾斜度不同；另一方面，因水的表面張力作用，有時水面會略微高出鋼環。水位高度誤差可能并不大，但是乘以鋼環所圍面積后，誤差會放大。以直徑 800mm鋼環測試為例，水位誤差1mm，體積變化502ml。

2)一般的聚乙烯塑料薄膜，鋪展性差，與試洞/試坑內壁密貼程度差，聚乙烯塑料薄膜鋪在試洞/試坑中褶皺很多，導致試洞/試坑體積測試誤差增大。因此，為了改善聚乙烯塑料薄膜與試洞/試坑的密貼性，規范規定：一方面，在試驗中，需要對試洞/試坑內部進行修整；另一方面，在灌水時，需要邊灌水，邊整理塑料薄膜，以便排除空氣。這種兩種做法，費時費力，而且薄膜與試洞/試坑內壁密貼和排氣并效果不好。而且，對于硬質巖填石路堤，根本無法把試洞/ 試坑內壁修整平整，因此不適用這種方法。

現有方法測試誤差大且無法估計，導致硬質巖填石路堤質量控制很難。本實用新型就是為了解決硬質巖填石路堤空隙率檢測中試洞體積測試的技術難點。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題開發一套測試填筑體內挖試坑或試洞體積的儀器。本實用新型同時使用乳膠水袋，大大提高了水袋與路面或試驗試洞的貼合程度，且上部開口很小，大大降低了灌水量的誤差，大大提高了試驗試洞體積測量的精確度。

根據灌水法測試方法的基本原理，做了以下改進工作：

1)設計上下開后的蓋體，取代開口面積很大的鋼套環；

2)用延展性好的乳膠材料取代常用的聚乙烯薄膜；研究發現市場上有銷售的一種乳膠氣象氣球非常適用。

改進后測試方法的原理見圖4。

然后進行測試，發現以下問題：

1)如果蓋體的幾何形狀不合理，會導致乳膠水袋不能充填到尺寸較小的縫隙中，水袋中的氣泡也不能有效排除，會帶來新的測量誤差。

2)將乳膠水袋放在試洞中，水袋外壁會與試坑底部、側壁形成摩擦，不能有效鋪展。隨著灌水，水壓力增大，而水袋不能鋪展時，局部過度延展會導致水袋破裂；

如果不解決這個問題，這個設想就不能實現。因此，實用新型人研究了以下幾個問題：