[发明专利]粗颗粒土膨胀试验装置、系统及方法

权利要求书

1.一种粗颗粒土膨胀试验装置，其特征在于：包括固定架、加压杠杆、浸水槽、百分表、膨胀组件以及位移传递组件；所述固定架包括测试平台以及与所述测试平台连接用于支撑所述测试平台的多个支撑臂；所述浸水槽放置在所述测试平台上，所述膨胀组件放置在所述浸水槽内；所述位移传递组件包括两个直杆，两个所述直杆的上端连接于加压框架，两个所述直杆的下端穿过所述测试平台连接于一杠杆加压座，所述杠杆加压座与加压杠杆转动连接，加压杠杆的两端设置有平衡坨以及加压砝码；所述加压框架上设置有一穿过所述加压框架且下端与所述膨胀组件接触的联动杆，所述联动杆的上端能够与所述百分表接触；所述膨胀组件包括试模、加压上盖以及试模底板，在所述加压上盖以及试模底板上分别设置有透水孔；所述加压上盖以及试模底板将试样夹持其中；所述试样所取土样的最大颗粒的粒径小于或等于40mm；所述试样的侧面积与试样的承压面积之比为0.97~1.46。

2.如权利要求1所述的粗颗粒土膨胀试验装置，其特征在于：所述试样的直径为247mm，高度为60mm~90mm。

3.如权利要求1所述的粗颗粒土膨胀试验装置，其特征在于：所述试样的侧面积与试样的承压面积之比为1.46。

4.如权利要求1所述的粗颗粒土膨胀试验装置，其特征在于：所述试样的直径为247mm，高度为90mm。

5.如权利要求1-4任一项所述的粗颗粒土膨胀试验装置，其特征在于：在所述试模的内侧壁上还涂刷有润滑油。

6.一种粗颗粒土膨胀试验系统，其特征在于：包括计算机系统以及如权利要求1-5任一项所述的粗颗粒土膨胀试验装置，在所述粗颗粒土膨胀试验装置上设置有重力传感器，所述重力传感器用于探测加压杠杆上的加压砝码的载荷重量，所述粗颗粒土膨胀试验装置上的百分表以及所述重力传感器连接于所述计算机系统，所述计算机系统用于记录百分表的读数以及加压砝码的载荷重量以及计算膨胀率。

7.一种粗颗粒土膨胀试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

将粗颗粒土装入试模内通过压力机进行成型，形成如权利要求1-4任一项所述的粗颗粒土膨胀试验装置中的试样；

将内部具有试样的试模放入如权利要求1所述的粗颗粒土膨胀试验装置的浸水槽内，进行膨胀率试验。

8.如权利要求7所述的粗颗粒土膨胀试验方法，其特征在于：在将粗颗粒土装入试模内之前，在试模的内侧壁涂刷润滑油。

9.如权利要求7所述的粗颗粒土膨胀试验方法，其特征在于：在压力机进行试样成型后，推动试样，使试样在试模中移动5mm~10mm。

10.如权利要求7-9任一项所述的粗颗粒土膨胀试验方法，其特征在于，所述膨胀率试验包括以下步骤：

（1）施加1kPa的预压力，使粗颗粒土膨胀试验装置的各部件接触良好；将百分表指针调整到全量程的中值位置，卸去预压力，记下初读数R₀；

（2）按预设要求分级施加压力，每级加压的间隔时间为10min，施加最后一级压力后每小时变形小于0.01mm即视为施压后稳定读数；

（3）待施压后稳定读数出现后向浸水槽内壁与试模外壁之间注水，使水自下而上进入试样，并保持水面高出试样顶面约20mm；

（4）浸水后每隔4h测记一次百分表读数，直至两次读数差值不超过0.005mm，视为试样浸水膨胀后稳定读数，记录试样浸水膨胀后稳定读数R_pc；

（5）取出试样并称取湿试样重m₀，烘干冷却后再称取干试样重m_d，计算膨胀后的含水率w；

（6）重复前述步骤，测定5个不同压力下的试验数据，其中最小压力为0kPa，最大压力施加后应保证膨胀率为负值。