[發明專利]一種大型土石混合土樣室內壓縮儀與填土變形、穩定性計算方法

在審

• 申請號: 202111246175.7
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN114018700A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 蘇美亮;賈寧;劉順;王洪播;張杰;蔡雨辰;張國龍
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團華北電力設計院有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02;G01B21/32
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司 11214
• 代理人: 艾晶

本發明提供了一種大型土石混合土樣室內壓縮儀與填土變形、穩定性計算方法，其壓縮儀包括加載與測試系統和試樣容納裝置，其中試樣容納裝置包括容納試樣的護環，以及與試樣連接的定量加濕器，以及沿試樣環向設置的多個壓力盒；加載與測試系統包括加壓于試樣頂部的千斤頂，以及與千斤頂控制連接的自動控制與記錄裝置，還包括與自動控制與記錄裝置雙向連接的壓力傳感器，并在試樣的頂部還設置有多個位移傳感器，本儀器可應用于對大粒徑土石混合土樣壓縮試驗，可測試不浸水、增濕或浸水條件下土樣的壓縮系數、壓縮模量、壓縮指數、回彈指數、次固結系數、側壓力系數、激發角等參數，能解決大粒徑土石混合料在高填方區的變形問題和穩定性問題。

技術領域

本發明涉及室內土體壓縮領域，特別是一種大型土石混合土樣室內壓縮儀與填土變形、穩定性計算方法。

背景技術

近年來，隨著我國工程用地的日益緊張，以及考慮到工程施工和運行期間對人居環境的影響，諸多電廠、變電站等大型工程項目選址在山區。山區地質條件復雜，在場平回填過程中為了盡可能保證挖填方平衡，填方區采用的填料大多為挖方區的殘坡積土與強風化、中風化巖石破碎料的混合料。該類混合料粒徑差異大，傳統土工試驗室所用壓縮試驗儀試樣直徑較小不能滿足土石混合料的試驗需求。土石混合料的工程性質參數難以求取，導致填方區地基變形、填方區基坑支護、邊坡穩定性評價成為巖土工程界面臨的一個難題。

填方區地表的沉降一般較大，具體數值與填料性質，填筑工藝和最終填料的密實程度有關。事實上，工程實踐中關心的是填方區土方填筑完成，對沉降敏感建(構)筑物建成或設備就位后填土產生的沉降，該部分沉降也叫工后沉降。根據工程經驗，工后沉降往往達到填土厚度的0.1％～3％。過大的工后沉降是導致工程建(構)筑傾斜、開裂，設備不能正常運行的主要原因。

在大氣降水、管線滲漏影響下，土體中孔隙被水充滿后，因含水量過高會削弱土體的強度，填方區土體浸水或增濕后往往還會產生附加壓縮，該部分壓縮導致的地面沉降也是導致工程事故的重要因素，因此需要提前測量飽和土的性能。

傳統壓縮試驗測試指標為壓縮模量、壓縮指數、回彈指數、次固結系數等變形參數，不能模擬增濕后的土體工程性狀；對于基坑支護設計以及邊坡設計所需的側壓力系數和內摩擦角參數也不能求取。

發明內容

本發明將通過加大傳統壓縮儀尺寸，以滿足大粒徑土石混合料的試驗要求，所求參數可以用來計算評價填土工后沉降；并增加土樣定量增濕功能，可以模擬填土在增濕或浸水后產生的附加沉降；同時還增加試樣側限環向壓力測試功能，可以求得混合料側壓力系數，經理論分析進一步求得、激發角和內摩擦角，可為填土區基坑支護和邊坡設計提供參數。

本發明所采用的技術手段如下所述，

一種大型土石混合土樣室內壓縮儀，包括加載與測試系統和試樣容納裝置，其中試樣容納裝置包括容納試樣的護環，以及與試樣連接的定量加濕器，以及沿試樣環向設置的多個壓力盒；加載與測試系統包括加壓于試樣頂部的千斤頂，以及與千斤頂控制連接的自動控制與記錄裝置，還包括與自動控制與記錄裝置雙向連接的壓力傳感器，并在試樣的頂部還設置有多個位移傳感器。

作為優選，護環的下部還設置一基座，基座和護環圍成一頂部開口的容置空間，在該容置空間內：抵靠護環內壁具有一環刀，試樣置于環刀內，壓力盒設置于試樣和環刀之間，在試樣上下還分別設置有上透水鋼板和下透水鋼板，在上透水鋼板的上方設置一加壓蓋板。

作為優選，在下透水鋼板的下方分別連接設置有進水管和增濕管，增濕管上設置定量加濕器；在上透水鋼板的上方分別連接設置有排水管和排氣管，排氣管和增濕管連通。

作為優選，千斤頂通過二柱式加載架承載，且千斤頂加壓于加壓蓋板上。

基于一種大型土石混合土樣室內壓縮儀的填土變形、穩定性計算方法，通過自動控制與記錄裝置向試樣施加壓力，并通過以下公式計算常規土試樣在主固結完成后通過次固結作用產生的沉積量：