[发明专利]一种黄土湿陷系数分层原位测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种测试黄土湿陷系数的方法，其特征在于，该测试方法具体按以下步骤进行：

1）在需要测试的区域开挖探井至预定深度，清除探井底部虚土并整平，探井底部的原状黄土为预测试土体；

取原位测试装置；

该原位测试装置包括支架、测力环（8）、传力机构（10）、承压机构（11）和对中机构（9），支架上安装有千斤顶（6）；传力机构（10）由多根传力管（12）依次连接而成，传力管（12）两端的侧壁上均加工有多个水孔（13），位于传力管（12）同一端的多个水孔（13）均布于同一圆周上；承压机构（11）包括底面加工有凹槽的沉降盘（15），沉降盘（15）上加工有若干个与该凹槽连通的第一透水孔（19），沉降盘（15）上固接有管状的接管（17）和筒形的围栏（16），接管（17）位于围栏（16）内，接管（17）与沉降盘（15）固接的端面上加工有多个倒置的U形的散水孔（20），该多个散水孔（20）均布于接管（17）的侧壁上，并位于同一圆周上；沉降盘（15）下面安装有承载板（23），承载板（23）朝向沉降盘（15）的端面上加工有凹坑，承载板（23）上加工有若干个与该凹坑连通的第二透水孔（22）；承载板（23）与沉降盘（15）之间设有透水石（21），透水石（21）位于承载板（23）上的凹坑和沉降盘（15）上的凹槽围成的空腔内；

对中机构（9）包括两个对中罩（24）和两个防漏盘（25）；对中罩（24）包括半圆筒形的支撑筒（32），支撑筒（32）内壁上固接有半圆弧形的支板（33），支撑筒（32）的一端固接有半圆弧形的底板（30），底板（30）和支撑筒（32）同轴设置；底板（30）弧形的两端分别固接有连接板（31），连接板（31）上加工有多个通孔；所述的防漏盘（25）包括半圆弧板形的防漏盘体（34），防漏盘体（34）上加工有多个渗漏孔（35）；

2）将承压机构（11）与传力机构（10）的一端相连接，使沉降盘（15）与传力机构（10）同轴设置，吊起，使承压机构（11）朝下，放入探井内，直至承压机构（11）安放到预测试土体上；

3）在探井口安装两个对中罩（24），将两个对中罩（24）上的连接板（31）两两面对面设置，传力机构（10）位于两个支撑筒（32）组成的圆筒内，该圆筒与传力机构（10）之间有空隙，通过螺栓连接两个对中罩，两个对中罩（24）组成一个倒置的圆台筒；在该圆台筒上安装三个U形的支撑座（26），三个支撑座（26）均布于该圆台筒的顶面上，支撑座（26）上安装加工有螺纹的顶杆（27），顶杆（27）上安装螺母，该螺母位于支撑座（26）内，顶杆（27）朝向圆台筒中轴线的一端安装弧形的顶板（28）；两块防漏盘（25）放入两个支撑筒（32）围成的圆筒内，支板（33）支撑防漏盘（25）；

在传力机构（10）内布置输水管，将测力环（8）安装于端盖上，将该端盖与传力机构（10）的上端固接，使测力环（8）的纵轴线与传力机构（10）的中心线同轴；

4）在探井口安装支架，转动位于支撑座（26）内的螺母，使顶杆（27）带动顶板（28）向传力机构（10）的方向移动，直至顶板（28）顶住传力机构（10），然后，分别调节三根顶杆，推动传力机构（10）移动，使千斤顶（6）活塞杆的中心线与测力环（8）的纵轴线同轴；

5）通过千斤顶（6）给测力环（8）分级施加压力至最大加荷：探井深度不超过10m时，最大加荷至200kPa，每级加压增量50kPa；探井深度大于10m时，最大加荷至上覆土的饱和自重压力，当上覆土的饱和自重压力大于300kPa压力时，仍用300kPa，每级加压增量仍为50kPa；记录每级荷载作用下的下沉量和荷载作用时间，直至稳定；

6）浸水并观测附加沉降：加至最大加荷后保持荷载不变，往探井内浸水，浸水过程中间隔10min测度一次附加变形量，直至达到稳定标准，整个试验过程中保持水头在5cm；记录该层黄土的附加湿陷量ΔF_si；

7）测试完成一个深度的黄土的附加湿陷量ΔF_si后，把整个装置从探井中吊出，开挖探井到新的目标深度，重复步骤1~6，直至测试完成每层黄土的附加湿陷量ΔF_si；

8）测试区域的黄土湿陷系数δ_s=ΔF_si/b，

式中：ΔF_si表示第i层土浸水载荷试验的附加湿陷量，单位cm；b表示按等效面积法进行换算后的承载板（23）的直径，即，d为承载板的实际直径；

然后，参照GB50025-2004号国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》计算测试区域黄土湿陷量，并进行黄土湿陷性评价。