[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

说明书

一种黄土湿陷系数分层原位测试装置及测试方法，该装置包括支架、测力环、传力机构和承压机构，支架上有千斤顶，承压机构包括底面沉降盘和承载板，承载板和沉降盘之间安装有透水石，承载板和沉降盘上均有透水孔。挖探井，承压机构装于传力机构一端，放入探井，传力机构上端安装测力环，千斤顶给测力环加载，分级加载至最大加荷，浸水并观测附加沉降，记录该层黄土的附加湿陷量，加大探井深度，重复上述步骤，得到每层黄土的附加湿陷量，计算黄土湿陷系数，参照国标计算黄土湿陷量，评价黄土湿陷性。该测试方法克服了取样过程对土体原状性的扰动，测试结果与浸水试验实测结果十分接近，且试验周期短、费用低、耗水量小，具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明属于工程地质勘察技术领域，涉及一种土体物理参数原位测试装置，特别涉及一种黄土湿陷系数分层原位测试装置；本发明还涉及一种用该装置测试黄土湿陷系数的方法。

技术背景

湿陷性是黄土最特殊的工程性质之一，对黄土湿陷性作出客观评价是湿陷性黄土区工程勘察的核心和设计的基础。我国对黄土湿陷性的测试方法，主要以现场取原状样、在室内开展浸水压缩试验为主要手段。但因黄土性质的复杂性，以及受各种因素的影响，通过常规室内压缩试验判定黄土湿陷性的方法存在很大的局限性，即使采用开挖探井人工取样进行室内试验，判定的场地湿陷类型、湿陷等级及湿陷性黄土下限也往往与现场实测结果存在较大差异，很难准确反映现场的实际情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种黄土湿陷系数分层原位测试装置，不仅能够有效避免取样过程及制样对试样绕动造成的测试结果不准确的问题，而且能提高效率、缩短试验周期、降低消耗。

本发明的另一个目的是提供一种利用上述装置测试黄土湿陷系数的方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种黄土湿陷系数分层原位测试装置，包括支架、测力环、传力机构和承压机构，支架上安装有千斤顶，传力机构由多根传力管依次连接而成，传力管两端的侧壁上均加工有多个排气孔；承压机构包括底面加工有凹槽的沉降盘，沉降盘上加工有若干个与该凹槽连通的第一透水孔，沉降盘上固接有管状的接管和筒形的围栏，接管位于围栏内，接管与沉降盘固接的端面上加工有多个倒置的U形的散水孔，该多个散水孔均布于接管的侧壁上，并位于同一圆周上；沉降盘下面安装有承载板，承载板朝向沉降盘的端面上加工有凹坑，承载板上加工有若干个与该凹坑连通的第二透水孔；承载板与沉降盘之间设有透水石，透水石位于承载板上的凹坑和沉降盘上的凹槽围成的空腔内；使用时，将承压机构与传力机构的一端相连接，使沉降盘与传力机构同轴设置，将测力环安装于传力机构的另一端。

本发明所采用的另一个目的是提供一种用上述测试装置测试黄土湿陷系数的方法，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；

2）将承压机构与传力机构的一端相连接，使沉降盘与传力机构同轴设置，吊起，使承压机构朝下，放入探井内，直至承压机构安放到预测试土体上；

3）将测力环安装于传力机构的上端，使测力环的纵轴线与传力机构的中心线同轴；

4）在探井口安装支架，使千斤顶活塞杆的中心线与测力环的纵轴线同轴；

5）通过千斤顶给测力环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；