[发明专利]一种高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法

摘要

本发明涉及高速铁路技术领域，公开了一种高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，开挖试验基坑、临空面，临空面深度大于基坑深度；基坑底部挖圆形试验区域、沟槽、渗流通道孔，完成后对各试验区域进行整平；沿渗流通道孔周围挖竖向湿度传感器放置孔；在临空面侧壁上挖横向湿度传感器放置孔；放置孔中放湿度传感器，安装湿度巡检仪、出水孔注水管、渗流通道管件、防水膜、加载底板、机电百分表、加载立柱、加载顶板、堆载物、蓄水桶等，放置孔内的多余空间用细沙填埋挤压密实；渗流通道加满水试验开始。记录机电百分表数值，结合设定的参数，计算出试验区域泥岩竖向总膨胀量。有益效果：施工便捷、自动化程度高、成本低。

主权项

1.一种高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，其特征是：其结构包括加载顶板（1），加载顶板（1）的上表面放置堆载物（2）、加载顶板（1）下表面为加载立柱（3），所述加载立柱（3）的底部放置于加载底板（4）之上，所述加载底板（4）的上表面设置有伸缩装置（5），伸缩装置（5）顶部设有顶板，顶板上表面与机电百分表（7）的触头接触，所述机电百分表（7）固定于横梁（9），所述横梁（9）固定于地面（32）；所述机电百分表（7）通过位移信号线（10）连接位移显示器（11），所述位移显示器（11）通过电源线（12）连接于控制器（13）；所述加载底板（4）设置有湿度感应器（16）和注水管孔（17），所述湿度感应器（16）通过第一湿度信号线（18）与湿度控制开关（19）连接，所述湿度控制开关（19）通过电线（20）与电动执行机构（21）连接，所述电动执行机构（21）连接电动阀门（22），电动阀门（22）由电动执行机构（21）控制开闭，所述电动阀门（22）设置在输水管（23）上，输水管（23）一头与蓄水桶（24）相连，输水管（23）另一头放置于注水管孔（17）内，输水管（23）上安装流量计（25）和手动阀门（26），蓄水桶（24）放置于地面（32），所述湿度控制开关（19）通过电源线（12）连接于控制器（13）；所述加载底板（4）底面布置防水膜（33）和砂（34），所述砂（34）的下表面设有多出水孔注水管（27），多出水孔注水管（27）上设有注水口（39）、湿度感应口（40）、出水口（41），注水口（39）与输水管（23）相连，湿度感应口（40）与湿度感应器（16）相连，出水口（41）与渗流通道（28）相连通，渗流通道（28）为竖向，渗流通道（28）内部中空、外壁上均匀地开设有若干渗水孔，所述渗流通道（28）周围布设有湿度传感器（29），所述湿度传感器（29）通过第二湿度信号线（30）连接于湿度巡检仪（31），所述湿度巡检仪（31）通过电源线（12）与控制器（13）相连；所述控制器（13）有3对接线头，其中一对接线头正负极与位移显示器（11）、湿度控制开关（19）、湿度巡检仪（31）各自的供电线接头连接，一对接线头正负极与蓄电池（14）相连，一对接线头正负极与电源相连；操作、测定过程：1）在计划测量区域选择一块场地，清除地表浮土，开挖试验基坑，基坑开挖完成后，对坑底整平；2）在基坑一侧开挖临空面，临空面深度大于基坑深度；3）基坑底部开挖圆形试验区域，完成后对各试验区域进行整平；4）将基坑圆形区域挖出与多出水孔注水管形状相配合的沟槽；5）在沟槽中向下钻渗流通道孔，渗流通道孔用来放入渗流通道，渗流通道孔沿圆周向均匀布置，渗流通道孔之间的位置布置是与渗流通道管件的布置相匹配的；沿渗流通道孔周围开挖竖向湿度传感器放置孔；在基坑下方的临空面侧壁上开挖横向湿度传感器放置孔；6）将横向湿度传感器（36）和竖向湿度传感器（38）分别放置在横向湿度传感器放置孔和竖向湿度传感器放置孔中，并将放置孔内的多余空间用细沙填埋挤压密实，将横向、竖向湿度传感器信号线与湿度巡检仪（31）相连，湿度巡检仪开机，查看湿度传感器运行是否正常，如有异常立即更换；7）将多出水孔注水管（27）下方的出水口与渗流通道（28）管件上端连接组装；渗流通道（28）管件放置于渗流通道孔内，多出水孔注水管（27）放置于开挖好圆形区域的沟槽中；8）在基坑圆形区域铺一层砂，砂面与多出水孔注水管保持水平平齐，用防水膜覆盖砂面与多出水孔注水管，防止水分从土体表面蒸发；9）将加载底板（4）放置于防水膜上，加载底板（4）的注水管孔（17）与多出水孔注水管的注水口对应连接，加载底板（4）的湿度感应器放置孔与多出水孔注水管的湿度感应口对应连接；10）在加载底板（4）上表面放置伸缩装置（5），伸缩装置顶放置机电百分表（7）触头，机电百分表（7）固定于横梁（9），并将机电百分表连接位移显示器（11），之后安装加载立柱（3）和加载顶板（1），在加载顶板（1）上表面放置堆载物（2），使其达到目标上覆荷载值；11）待机电百分表读数稳定后，将湿度控制开关（19）通电，打开手动阀门（26），电动执行机构、电动阀门与湿度控制开关联动，当湿度感应器湿度为设定低值，湿度控制开关接收湿度信号设定低值，湿度控制开关控制电动执行机构、电动阀门开启，水从蓄水桶经输水管流入多出水孔注水管，再流入渗流通道中；当湿度感应器湿度为设定高值，湿度控制开关接收湿度信号设定高值，湿度控制开关控制电动执行机构、电动阀门关闭，停止向渗流通道注水，试验开始；12）横向湿度传感器和竖向湿度传感器读数稳定后，表明试验区域泥岩已均匀、完全渗水，记录此时每个机电百分表的读数，以5个机电百分表为例，读数分别为h1、h2、h3、h4、h5，单位为mm；13）试验区域泥岩竖向膨胀量削减计算：① 渗流通道孔渗流通道孔数量以13个为例，孔直径为d₁（mm），渗流通道直径为d₂（mm），由于渗流通道孔与渗流通道不可能完全密贴，因此渗流通道与渗流通道孔之间存在间隙，但泥岩既有竖向膨胀，又有侧向膨胀，存在间隙必定被泥岩膨胀完全填充，假设渗流通道高度为H（mm），则间隙总体积为：V₁=（mm³），试验区域泥岩直径为D（mm），则换算为泥岩竖向膨胀量为：h₆=（mm）；② 竖向湿度传感器放置孔竖向湿度传感器放置孔以10个为例，孔直径为d₃（mm），孔内用砂子填充，砂子孔隙率为50%，砂子在试验区泥岩侧向膨胀作用下假设有20%孔隙被泥岩侧向膨胀挤密，则砂子20%孔隙总体积为：V₂==，试验区域泥岩直径为D（mm），则换算为泥岩竖向膨胀量为：h₇=（mm）；③ 横向湿度传感器放置孔横向湿度传感器放置孔有1个，为横向长孔槽，长度为试验区域泥岩直径D（mm），孔径为d₃（mm），孔内用砂子填充，砂子孔隙率为50%，砂子在试验区泥岩侧向膨胀作用下假设有20%孔隙被泥岩竖向膨胀挤密，则砂子20%孔隙体积为：V₃==，换算为泥岩竖向膨胀量为：h₈=（mm）；14）试验区域泥岩竖向总膨胀量h的计算如权利要求1所述的高铁地基泥岩上覆荷载下膨胀量原位智能测定方法，其特征在于：所述伸缩装置（5）为套管与内杆套接的结构，套管上设有调节螺丝（6），调节螺丝（6）顶紧内杆，使内杆处于不同的高度。