[發明專利]土體凍脹敏感性測試方法及相關設備

有效

• 申請號: 202210510459.0
• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN114910507B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 裴萬勝;周家作;葉澤良;張明義;白瑞強
• 申請（專利權）人: 中國科學院西北生態環境資源研究院
• 主分類號: G01N25/14
• 分類號: G01N25/14;G01N5/04
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 戴堯罡

本申請提供一種土體凍脹敏感性測試方法及相關設備，涉及測試技術領域。該方法包括：將待測土樣的一部分作為試驗土樣，對試驗土樣進行凍結；取凍結結束后的試驗土樣的外層土樣，測定外層土樣的含水率；基于初始含水率和外層土樣的含水率，或基于外層土樣的含水率和凍結結束后的試驗土樣的內層土樣的含水率，確定待測土樣的凍脹敏感性。該方法能便捷地獲取土樣的凍脹敏感性，滿足工程上對經濟成本、時間和準確性的要求。

技術領域

本申請涉及測試技術領域，尤其涉及土體凍脹敏感性測試方法及相關設備。

背景技術

目前，工程領域確定土樣的凍脹敏感性大多依據土樣在試驗中測出的凍脹率，或最大凍脹率，要求模擬工程實際環境下土體的凍脹量，試驗周期很長。試驗的方法常采用一維土柱凍結試驗，如圖1，一維土柱凍結試驗是將直徑100毫米、高度100毫米的樣品置于軸向凍結裝置中，樣品頂部接觸冷板，樣品底部接觸暖板，樣品四周包裹隔熱材料以消除徑向熱通量。冷凍時，冷板溫度設置在冰點以下，暖板溫度設置高于冰點，且暖板連有管子供水。裝置冷板固定，而暖板連接在一個可上下移動的加載桿上。發生凍脹時，土樣膨脹并將暖板向下推動，從而記錄軸向位移，計算凍脹率。此過程還需要按標準規定的時間、溫度進行凍結，如圖2同時控制暖板和冷板的溫度，且測試過程耗時長，以獲得較好的凍脹量的效果。

一維土柱凍結試驗測定土樣的凍脹敏感性結果直觀較為準確，但就測試本身而言，分析儀器體積龐大、價格昂貴，且安裝與使用復雜，僅適用于實驗室環境，對于例如寒區工程中實地研究、設計路基、地基，測試土壤穩定性、地基或路基結構的穩定性等實際工程中的應用不利。因此，如何用一種成本較低、耗時較短的方法測試土樣進而確定凍脹敏感性，是需要解決的技術問題。

發明內容

本申請的目的在于提供一種土體凍脹敏感性測試方法及相關設備，以解決現有技術中確定土樣凍脹敏感性的成本高、耗時長的技術問題。

為實現上述目的，本申請實施例采取了如下技術方案。

第一方面，本申請實施例提供一種土體凍脹敏感性測試方法，包括：將待測土樣的一部分作為試驗土樣，對所述試驗土樣進行凍結；取凍結結束后的試驗土樣的外層土樣，測定所述外層土樣的含水率；基于初始含水率和所述外層土樣的含水率，或基于所述外層土樣的含水率和凍結結束后的試驗土樣的內層土樣的含水率，確定所述待測土樣的凍脹敏感性；其中，所述凍結結束后的試驗土樣的內層土樣的含水率，通過取凍結結束后的試驗土樣的內層土樣，測定所述內層土樣的含水率得到。

可選地，基于初始含水率和所述外層土樣的含水率，確定所述待測土樣的凍脹敏感性的步驟，包括：根據所述外層土樣的含水率和所述初始含水率相減得到含水率變化值，并依據所述含水率變化值落入的設定區間，確定待測土樣的凍脹敏感性級別；基于所述外層土樣的含水率和凍結結束后的試驗土樣的內層土樣的含水率，確定所述待測土樣的凍脹敏感性的步驟，包括：根據所述外層土樣的含水率和凍結結束后的試驗土樣的內層土樣的含水率相減得到含水率差值，并依據所述含水率差值落入的設定區間，確定待測土樣的凍脹敏感性級別。

可選地，所述方法還包括獲得初始含水率的步驟，該步驟包括：將所述待測土樣的一部分作為初始測定土樣；測定所述初始測定土樣的含水率作為初始含水率。

可選地，所述方法還包括獲得初始含水率的步驟，該步驟包括：將凍結結束后的試驗土樣取所述外層土樣之后的剩余部分作為剩余土樣；測定所述剩余土樣的含水量；將所述外層土樣的含水量與所述剩余土樣的含水量相加，得到總含水量；將所述總含水量除以所述試驗土樣凍結之前或凍結結束后的總質量，得到的總含水率作為初始含水率。

可選地，所述對所述試驗土樣進行凍結的步驟包括：將所述試驗土樣的上下表面用熱絕緣材料進行絕熱處理；將絕熱處理后的試驗土樣放入冷凍箱內進行凍結。

可選地，所述試驗土樣是環刀切取的柱狀土樣；所述取凍結結束后的試驗土樣的外層土樣的步驟包括：用環刀切割所述試驗土樣的表面得到所述外層土樣。