[發明專利]一種黃土濕陷系數測量設備及其測量方法

在審

• 申請號: 201810112559.1
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108020460A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 王雪松;姚直書;薛維培;孔維浩;吳陶立;吳言霜
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種黃土濕陷系數測量設備，包括反力架、立式油壓千斤頂、對中承壓板、傳力桿、底部承壓板和觀測設備，其特征在于：所述反力架包括反力橫梁、立柱、螺旋鋼樁，所述立式油壓千斤頂型號為QYL10T,并帶有液壓表，由液壓表率定曲線上壓力表讀數與千斤頂頂出力的關系曲線可查得軸向力大小，所述對中承壓板的四角安裝有氣泡水平儀，底部中心具有圓柱形對中環，通過四個氣泡水平儀的氣泡居中情況，微調傳力桿角度，使傳力桿與探井底部水平面垂直，所述對中承壓板的上表面中心具有對中參照刻度線，所述對中參照刻度線由多個同心圓環刻度線和中心十字刻度線組成，立式油壓千斤頂以所述對中參照刻度線為參照，使立式油壓千斤頂的頂軸中心線與對中承壓板中心對齊,所述傳力桿包括頂部傳力桿和中間傳力桿，頂部傳力桿插入對中承壓板底部的圓柱形對中環內，實現與對中承壓板的對中，所述圓柱形對中環與頂部傳力桿的頂部尺寸匹配，剛好可以使頂部傳力桿插入其中，所述底部承壓板上部具有第二凹螺紋孔，中間傳力桿的凸螺紋連接端與第二凹螺紋孔擰緊后即組裝在一起，所述觀測設備包括數字水準儀及其配套使用的銦鋼標尺，所述數字水準儀型號為索佳SDL1X，所述銦鋼標尺型號為BIS30A，量程為1米，所述銦鋼標尺通過標尺套箍固定在傳力桿上。

2.根據權利要求1所述的一種黃土濕陷系數測量設備，其特征在于：所述反力橫梁的反力橫梁主體橫截面為矩形，高寬比為1.5到3，所述反力橫梁具有端部擴大頭，端部擴大頭上開有螺栓孔，所述立柱端部具有與反力橫梁的端部擴大頭螺栓孔位置和尺寸匹配的螺栓孔，二者通過高強度螺栓連接在一起，所述立柱底端與所述螺旋鋼樁采用螺栓連接，所述螺旋鋼樁通過機械旋轉入土中，具有極大的抗拔力，試驗過程中可有效抵抗立式油壓千斤頂的頂升力。

3.根據權利要求2所述的一種黃土濕陷系數測量設備，其特征在于：所述頂部傳力桿的頂部為實心，側壁上具有一個注水口，從注水口位置到頂部傳力桿的底端，其中間為空心，將注水口與水源連接，可通過傳力桿向探井內浸水，頂部傳力桿的底端具有凸螺紋連接端，所述中間傳力桿的頂部具有第一凹螺紋孔，桿中間為空心，便于向探井內浸水，底部具有凸螺紋連接端，所述頂部傳力桿的凸螺紋連接端與所述中間傳力桿的第一凹螺紋孔相匹配，所述中間傳力桿的凸螺紋連接端和第一凹螺紋孔相匹配，可實現多根中間傳力桿的組裝拼接，直到拼接至探井底部。

4.根據權利要求3所述的一種黃土濕陷系數測量設備，其特征在于：所述底部承壓板底面形狀為圓形或方形，底面面積根據規范建議，取0.5平方米，若為圓形則底面直徑為79.8厘米，若為方形則底面邊長為70.7厘米，所述底部承壓板的上部形心處具有第二凹螺紋孔，所述第二凹螺紋孔與所述中間傳力桿的凸螺紋連接端相匹配，所述底部承壓板的中間具有透水石，可減小水壓力，防止傳力管中的水沖刷探井內的黃土，底部承壓板的底部具有圍繞形心對稱分布的圓形透水孔，透水孔直徑為二到五毫米，以保證向探井內浸水時水流足夠小，避免水流沖刷作用增大試驗誤差。

5.根據權利要求4所述的一種黃土濕陷系數測量設備，其特征在于：所述標尺套箍包括固定槽、固定環、緊固螺栓孔及配套螺栓，所述固定槽形狀與銦鋼標尺端部形狀相匹配，扣在銦鋼標尺的兩端可固定銦鋼標尺，為減輕固定槽造成銦鋼標尺端部的磨損掉漆，固定槽內邊緣可用膠水粘貼一層薄橡膠膜，所述固定環與傳力桿尺寸相匹配，采用具有一定柔性的金屬材料低碳鋼制成，在所述緊固螺栓孔的配套螺栓與螺母擰緊過程中，標尺套箍緊緊地緊固在傳力桿上，從而將銦鋼標尺固定在傳力桿上。

6.一種使用權利要求5所述的黃土濕陷系數測量設備測量黃土濕陷系數的方法，其特征在于，由以下步驟組成：

(1)根據工程現場所需要測量區域，進行試驗方案設計，確定測量點的數量和位置，并設計測量點的測試順序和測量深度；

(2)在所需測量的點，根據測點相對位置安裝反力架的螺旋鋼樁，根據測量點所需測量深度開挖探井，探井邊長或直徑應為底部承壓板邊長或直徑的3倍，探井底部鋪設10到15毫米厚的粗、中砂找平，最后安裝反力架的立柱和反力橫梁；

(3)將底部承壓板的第二凹螺紋孔與中間傳力桿的凸螺紋連接端對齊并擰緊，并逐節接長中間傳力桿，直至接長到探井底部，安裝頂部傳力桿，然后在傳力桿上安裝第一個標尺套箍，安裝好后把銦鋼標尺插入標尺套箍的固定槽內，再將第二個標尺套箍套在傳力桿上，沿傳力桿移動標尺套箍，使其固定槽倒扣住銦鋼標尺的上端，然后擰緊固定環上的螺栓和螺母，即達到對銦鋼標尺的固定；

(4)將對中承壓板的對中環對準頂部傳力桿的頂部，套在頂部傳力桿上，微調傳力桿的方向，使對中承壓板四個角上的氣泡水平儀的氣泡居中，將立式油壓千斤頂對準對中承壓板頂部的對中參照刻度線，安放在對中承壓板上；

(5)加載前，根據每級底部承壓板加載壓力乘以底部承壓板面積計算出每級加載所需軸向壓力，然后由立式油壓千斤頂的液壓表率定曲線上壓力表讀數與千斤頂頂出力的關系曲線，用插值法反算出這些軸向壓力對應的液壓表壓力，每級加載時，根據所需液壓表壓力頂升立式油壓千斤頂，當達到所需壓力時即停止該級加載，每隔一定時間，利用數字水準儀測讀記錄下沉量，根據《濕陷性黃土地區建筑規范》(GB50025—2004)規定，每級加壓增量不宜大于25kPa，試驗終止壓力不應小于200kPa，每級加壓后，按每隔15、15、15、15min各測讀1次下沉量，以后為每隔30min觀測1次，當連續2h內，每1h的下沉量小于0.10mm時，認為底部承壓板下沉已趨穩定，即可加下一級壓力，試驗結束后，計算該測量點和測量深度黃土的濕陷系數，濕陷系數等于黃土附加下沉量除以底部承壓板的邊長(若底部承壓板底面為圓形，則取與該圓形面積相等的正方形邊長作為底部承壓板的邊長進行計算)，其中附加下沉量為加水浸濕探井以后，與未浸濕加載下沉穩定時相比，又產生的下沉量，然后根據規范《濕陷性黃土地區建筑規范》(GB50025—2004)對黃土進行濕陷性評價；

(6)重復步驟(2)至(5)，測量其它測點的濕陷系數。