專利名稱：黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于黃土地區(qū)巖土測試領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法。
背景技術(shù)：
黃土的濕陷性及其評價方法一直是黃 土地區(qū)巖土工程領(lǐng)域被關(guān)注和研究的技術(shù)難題。測試和評價黃土的濕陷性及地基的濕陷變形方法主要有兩種一是現(xiàn)場分層采取原狀黃土，基于室內(nèi)單軸壓縮側(cè)限變形應(yīng)力條件下黃土試樣的浸水濕陷性試驗測試濕陷系數(shù)，先分層計算具有相同濕陷性的各土層的濕陷變形，然后，求總和評價場地地基的濕陷變形；二是現(xiàn)場開挖直徑不小于濕陷性土層厚度的試坑，在試坑內(nèi)鉆孔填砂，設(shè)置豎向?qū)骄Ｔ嚳觾?nèi)直接注水，探井可加速深層黃土浸水。依據(jù)直接測試地表和不同埋深各土層的沉降變形，進行黃土濕陷性分析和濕陷變形評價。對于前者室內(nèi)濕陷性試驗方法，試樣的尺度小，為2cm厚的薄試樣，限制試樣的側(cè)向變形。存在的問題一是土樣薄，可能在試樣制備時破壞了土的結(jié)構(gòu)性，不能反映結(jié)構(gòu)性對濕陷性的影響；二是試樣始終處于側(cè)限變形壓縮應(yīng)力條件下，與實際地層濕陷變形時應(yīng)力條件的變化存在差異；三是應(yīng)用于地基濕陷性評價時，不能連續(xù)地反映地層結(jié)構(gòu)對地基濕陷變形的影響。對于后者現(xiàn)場的浸水試坑濕陷性試驗，浸水坑內(nèi)設(shè)置豎向?qū)骄梢暂^快飽和黃土地層，浸水濕陷變形過程反映了黃土的結(jié)構(gòu)性以及地層結(jié)構(gòu)的影響，亦能夠反映實際浸水濕陷變形過程的應(yīng)力條件。但是，對于深厚濕陷性黃土地層，如果繼續(xù)沿用目前關(guān)于淺層黃土的濕陷性試驗和分析方法，一方面，室內(nèi)濕陷性試驗不足造成的誤差累積會越來越大；另一方面現(xiàn)場浸水試驗的費用大，尤其對于線性工程，一個場地的浸水試坑濕陷性試驗難以反映沿線的變化。并且，對于大厚度濕陷性黃土地基上的建筑物，挖方構(gòu)筑物，以及黃土隧道、隧洞工程，主要是它們基底以下黃土的濕陷變形構(gòu)成了工程的危害，更需要對深層黃土的濕陷變形做出正確評價。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，既能體現(xiàn)原位黃土結(jié)構(gòu)，又可實現(xiàn)多點試驗，克服了室內(nèi)濕陷性試驗采取土樣和制備試樣對黃土結(jié)構(gòu)性的擾動，以及現(xiàn)場浸水試坑試驗費用大和試驗點有限的不足。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，按照以下步驟進行步驟I、在地層表面豎直向下開挖探井，探井下方的濕陷性黃土為待測試土體；選取表面面積小于探井橫截面積的承載板，承載板為剛性板且板體上均勻開通有多個豎向透水孔，承載板的上方固定有豎直向的沉降桿，承載板上安裝有土壓力計；步驟2、將探井底部清除開挖虛土，并鋪設(shè)砂墊層，將承載板通過沉降桿水平放置在砂墊層上，使土壓力計的土壓力計量測信號線向上伸出地層表面；
步驟3、在探井內(nèi)填筑砂礫石后，再往探井內(nèi)灌入水直至水至濕陷性黃土，待沉降桿下沉變形穩(wěn)定后結(jié)束試驗；沉降桿的沉降位移變化即為濕陷性黃土的濕陷變形，通過土壓力計測得砂礫石形成的土柱壓力。步驟2還包括在沉降桿外部套裝沉降桿護筒。步驟3還包括在填筑砂礫石后，先在未填筑砂礫石的探井段內(nèi)安放探井井壁護筒，再開始灌水。沉降桿安裝在承載板的中心正交處。沉降桿為通過螺紋套筒依次連接的多段式結(jié)構(gòu)。沉降桿為中空結(jié)構(gòu)，土壓力計量測信號線布置在沉降桿的內(nèi)腔。承載板的底部開孔，土壓力計安裝在該孔內(nèi)?！け景l(fā)明的有益效果是(1)該方法操作簡便，只需開挖規(guī)則的探井，埋設(shè)承載板和沉降桿等，上覆有效荷載填筑砂礫石，不需要特別復(fù)雜的裝備和操作技術(shù)便可進行。(2)測試結(jié)果準確可靠，該方法不同于室內(nèi)試驗，不會因為取土而擾動土的結(jié)構(gòu)性，也不會因為所取土樣的位置的局限性而使得測試結(jié)構(gòu)具有相當?shù)碾x散性，而是基于大型浸水試驗濕陷變形的原理進行原位測試，保證了測試結(jié)構(gòu)準確可靠的反映了土層的實際濕陷性。(3)測試成本低廉，不同于大型浸水試驗需要大型的場地、大量充足的水源、相對復(fù)雜和繁瑣的測試設(shè)備、大量的人力進行長期的觀測。(4)該方法原理簡單明了，設(shè)備簡易且有很強的適用性，操作技術(shù)簡便、不需要特別專業(yè)的操作人員便可完成，對場地要求不高，只要不足一平米的區(qū)域便可完成，由于影響區(qū)域小故節(jié)省了大量的測試時間和人力物力資源。


圖I是本發(fā)明黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法的工作原理示意圖；圖2是本發(fā)明中的承載板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中的探測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明中的探測裝置的剖面圖；其中，I.探井，2.砂礫石，3.沉降桿，4.承載板，5.豎向透水孔，6.砂墊層，7.沉降桿護筒，8. 土壓力計量測信號線，9.探井井壁護筒，10. 土壓力計，11.濕陷性黃土，12.螺紋套筒。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，按照以下步驟進行步驟I、在地層表面豎直向下開挖橫截面為圓形的探井1，要求開挖時探井I豎直且呈規(guī)則圓形，以便于下放承載板4。探井I下方的濕陷性黃土 11為待測試土體。如圖2至圖4所示，沉降桿3和承載板4組成本發(fā)明方法使用的探測裝置。選取直徑小于探井I直徑的承載板4，承載板4為圓形剛性板且板體上均勻開通有多個豎向透水孔5，豎向透水孔5可以保證探井I內(nèi)浸水滲入承載板4下方的濕陷性黃土 11地層。承載板4的上方固定有豎直向的沉降桿3，沉降桿3安裝在承載板4的中心正交處。沉降桿3為通過螺紋套筒12依次連接的多段式結(jié)構(gòu)，沉降桿3的長度可以根據(jù)測定土層深度的變化而變化，使得本方法具有很大的適用范圍。承載板4的底部開孔并在孔內(nèi)安裝有土壓力計IOo承載板4還可以呈方形，其尺寸應(yīng)小于開挖探井I的橫截面積，便于沉入探井底。步驟2、將探井I底部清除開挖虛土，并使用砂石鋪設(shè)砂墊層6，由于砂墊層6的透水性強，保障了浸水過程中能迅速地滲入探井I以下土層。將承載板4通過沉降桿3水平放置在砂墊層6上，使土壓力計10的土壓力計量測信號線8向上伸出地層表面。其中，沉降桿3為中空結(jié)構(gòu)，土壓力計量測信號線8布置在沉降桿3的內(nèi)腔。在沉降桿3外部套裝PVC材質(zhì)的沉降桿護筒7，以便消除填筑砂礫石2對沉降桿沉降3位移產(chǎn)生約束。步驟3、在探井I內(nèi)填筑砂礫石2，以模擬測試土層以上飽和土柱重力或者基礎(chǔ)基底壓力。其中，依據(jù)不同工程條件確定測試濕陷性黃土 11地層上覆的有效壓力；按照測試黃土地層以上的有效壓力確定探井內(nèi)填筑砂礫石2飽和土柱重量；依據(jù)填土干密度及飽和 砂礫石2 土柱重量，確定探井I內(nèi)砂礫石2填筑高度。砂礫石2達到填筑量后，為了避免未填筑砂礫石段探井壁坍塌，在未填筑砂礫石2的探井段內(nèi)安放PVC材質(zhì)的探井井壁護筒9 ;往探井I內(nèi)灌入水，直至水至濕陷性黃土 11，注水量可用注水管上連接的流量計測量，至沉降桿3下沉變形穩(wěn)定后結(jié)束試驗。在砂礫石2作用下濕陷性黃土 11發(fā)生濕陷變形，通過高精度水準儀量測得沉降桿3的沉降位移變化，即為濕陷性黃土 11的濕陷變形，通過土壓力計10測得砂礫石2形成的土柱壓力。本發(fā)明在進行黃土濕陷性測試時開挖探井I至一定埋深的濕陷性黃土 11，浸水滲透至濕陷性黃土 11，因此與大型浸水試驗相比，顯著地減小了試驗對場地面積的要求，減小了試驗對場地造成的影響。另外，在探井I內(nèi)填筑一定密度的砂礫石2，可以模擬探井I底以上飽和土柱有效荷載、挖方條件下飽和土柱有效荷載及地下洞室基底壓力等，從而使得該方法有很強的適用性，可以用于不同埋深濕陷性黃土的濕陷性的測量。
權(quán)利要求
1.一種黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，按照以下步驟進行 步驟I、在地層表面豎直向下開挖探井(1)，探井(I)下方的濕陷性黃土(11)為待測試土體；選取表面面積小于所述探井(I)橫截面積的承載板(4)，所述承載板(4)為剛性板且板體上均勻開通有多個豎向透水孔(5)，所述承載板(4)的上方固定有豎直向的沉降桿(3),所述承載板(4)上安裝有土壓力計(10); 步驟2、將探井(I)底部清除開挖虛土，并鋪設(shè)砂墊層(6)，將承載板(4)通過沉降桿(3)水平放置在砂墊層(6)上，使所述土壓力計(10)的土壓力計量測信號線(8)向上伸出地層表面；步驟3、在探井(I)內(nèi)填筑砂礫石(2)后，再往探井(I)內(nèi)灌入水直至水至濕陷性黃土(11)，待沉降桿(3)下沉變形穩(wěn)定后結(jié)束試驗；沉降桿(3)的沉降位移變化即為濕陷性黃土(11)的濕陷變形，通過土壓力計(10)測得砂礫石(2)形成的土柱壓力。
2.按照權(quán)利要求I所述的黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，所述步驟2還包括在所述沉降桿外部套裝沉降桿護筒(7)。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，所述步驟3還包括在填筑砂礫石(2)后，先在未填筑砂礫石(2)的探井段內(nèi)安放探井井壁護筒(9)，再開始灌水。
4.按照權(quán)利要求I所述的黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，所述沉降桿(3)安裝在承載板(4)的中心正交處。
5.按照權(quán)利要求I或4所述的黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，所述沉降桿(3)為通過螺紋套筒(12)依次連接的多段式結(jié)構(gòu)。
6.按照權(quán)利要求I所述的黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，所述沉降桿(3)為中空結(jié)構(gòu)，所述土壓力計量測信號線(8)布置在沉降桿(3)的內(nèi)腔。
7.按照權(quán)利要求I所述的黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，其特征在于，所述承載板(4)的底部開孔，所述土壓力計(10)安裝在該孔內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種黃土濕陷性變形的砂土浸水測試方法，按照以下步驟進行在地層表面開挖探井，探井下方的濕陷性黃土為待測試土體；選取承載板，承載板的上方固定有沉降桿，承載板安裝有土壓力計；將探井底部清除開挖虛土，并鋪設(shè)砂墊層，將承載板放置在砂墊層上，使土壓力計的土壓力計量測信號線向上伸出地層表面；在探井內(nèi)填筑砂礫石，達到填筑量后灌入水，沉降桿的沉降位移變化即為濕陷性黃土的濕陷變形，通過土壓力計測得砂礫石形成的土柱壓力。本發(fā)明克服了室內(nèi)濕陷性試驗采取土樣和制備試樣對黃土結(jié)構(gòu)性的擾動，以及現(xiàn)場浸水試坑試驗費用大和試驗點有限的不足。
文檔編號E02D1/00GK102912780SQ20121042541
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者邵生俊, 焦陽陽, 陳菲, 鄧國華 申請人:西安理工大學