專(zhuān)利名稱(chēng)：室內(nèi)測(cè)試水泥土攪拌樁水平方向滲透性的裝置及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水泥土攪拌樁的性能檢測(cè)領(lǐng)域，具體是一種室內(nèi)測(cè)試水泥土攪拌樁水平方向滲透性的裝置及測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
水泥土攪拌樁是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，廣泛用于增加軟土地基的承載能力，減少沉降量，提高邊坡的穩(wěn)定性，作為地下防滲墻以阻止地下滲透水流等。其中滲透性是水泥土攪拌樁完整性的一個(gè)重要的指標(biāo)，但是在實(shí)際工程中及大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是測(cè)定水泥土攪拌樁的豎向滲透性，很少涉及到水泥土攪拌樁的水平方向的滲透性，而在工程實(shí)際中水泥土攪拌樁的水平方向滲透性才是影響其性能的關(guān)鍵，因此精確測(cè)定水泥土攪拌樁的水平方向滲透性是非常有必要的。目前，常用的測(cè)量滲透性的方法是“變水頭法”，但是變水頭法只適用于測(cè)量細(xì)粒土，并且變水頭所產(chǎn)生的水頭壓力并不大，且測(cè)定的都是豎向滲透性，這種方法用于水泥土攪拌樁的滲透性測(cè)定會(huì)產(chǎn)生很多誤差，水泥土攪拌樁的顆粒比細(xì)粒土更細(xì)，密實(shí)度更大，需要更大的水壓力才會(huì)滲透。“變水頭法”測(cè)的只是豎向滲透性。其次，常用的測(cè)定水泥土材料滲透性的裝置有SS-15型砂漿滲透儀和HS-4型滲透儀，這些裝置適合測(cè)定水泥砂漿及混凝土的滲透性，對(duì)于測(cè)水泥土的滲透性還是會(huì)有一些偏差，因?yàn)樗嗌皾{及混凝土的密度比較大，即密實(shí)度比較大。這些裝置所測(cè)得的也都是豎向滲透性，而且需要考慮水力邊界條件(水頭，蒸發(fā))的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了彌補(bǔ)上述缺陷，提供了一種室內(nèi)測(cè)試水泥土攪拌樁水平方向滲透性的裝置及測(cè)試方法。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的室內(nèi)測(cè)試水泥土攪拌樁水平方向滲透性的裝置，包括荷載架，固定于荷載架上且?guī)в谢钊麠U的液壓缸，固定于活塞桿端部的力傳感器，固定于荷載架上的水箱，進(jìn)水管，串聯(lián)于進(jìn)水管上的閥門(mén)，圓盤(pán)形的底座，與底座密封環(huán)接的外圓環(huán)，排水管，位于外圓環(huán)內(nèi)側(cè)的底座的上端面密封垂直設(shè)有中圓環(huán)，位于中圓環(huán)內(nèi)側(cè)的底座的上端面密封垂直設(shè)有內(nèi)圓環(huán)，外圓環(huán)、中圓環(huán)和內(nèi)圓環(huán)的軸線(xiàn)位于同一直線(xiàn)上，外圓環(huán)的高度大于中圓環(huán)和內(nèi)圓環(huán)的高度，且中圓環(huán)和內(nèi)圓環(huán)的高度相等，內(nèi)圓環(huán)上端面密封連接有上圓環(huán)，且內(nèi)圓環(huán)的內(nèi)徑與上圓環(huán)的內(nèi)徑相等，內(nèi)圓環(huán)的外徑大于上圓環(huán)的外徑，位于上圓環(huán)外部的內(nèi)圓環(huán)上端面和中圓環(huán)上端面之間密封有環(huán)形橡膠墊，上圓環(huán)內(nèi)套設(shè)有與上圓環(huán)相配合的活塞，活塞縱向開(kāi)有排氣通孔，排氣通孔上裝配有排氣閥，活塞桿的端部通過(guò)力傳感器垂直固定于活塞上端面圓心處，進(jìn)水管的一端與水箱底部相連通，另一端與上圓環(huán)內(nèi)側(cè)相連通，排水管的一端與外圓環(huán)內(nèi)側(cè)相連通，另一端下方放置有量筒，與外圓環(huán)內(nèi)側(cè)相連通的排水管端部的管口內(nèi)側(cè)面最低處與中圓環(huán)上端面齊平，所述的中圓環(huán)和內(nèi)圓環(huán)是由厚度為6 8_的透水石制成的，夕卜圓環(huán)和上圓環(huán)是由不透水材料制成的。
本發(fā)明中所述的透水石采用的是建筑工程中常用的透水石。不透水材料采用的是實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的有機(jī)玻璃。所述的室內(nèi)測(cè)試水泥土攪拌樁水平方向滲透性的測(cè)試方法，包括如下步驟:A.制樣從工程中取回水泥土攪拌樁，做成環(huán)形試樣，恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)；清洗、干燥由透水石制成的中圓環(huán)和內(nèi)圓環(huán)；環(huán)形試樣的內(nèi)徑等于內(nèi)圓環(huán)的外徑，外徑等于中圓環(huán)的內(nèi)徑，高度等于內(nèi)圓環(huán)的高度；所述的恒濕為水飽和；
B.密封將恒溫恒濕的環(huán)形試樣環(huán)套于內(nèi)圓環(huán)和中圓環(huán)之間，于內(nèi)圓環(huán)上端面和中圓環(huán)上端面之間密封環(huán)形橡膠墊；
C.充水打開(kāi)閥門(mén)，水箱內(nèi)的水通過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入上圓環(huán)內(nèi)，直至中圓環(huán)與外圓環(huán)之間的水面高度等于環(huán)形試樣的高度，且保證上圓環(huán)內(nèi)的水面高度低于或等于與上圓環(huán)相連通的進(jìn)水管端部的管口內(nèi)側(cè)面最低處，關(guān)閉閥門(mén)；
D.排氣開(kāi)啟排氣閥，排出活塞下端面與水之間的空氣，直至活塞與上圓環(huán)內(nèi)的水平面相貼合，關(guān)閉排氣閥；
E.施壓開(kāi)啟液壓缸，通過(guò)活塞桿和活塞給上圓環(huán)內(nèi)的水施以壓力，通過(guò)力傳感器控制壓力F1恒定，當(dāng)排水管有水流出時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，實(shí)時(shí)測(cè)定量筒內(nèi)的排水量，繪制時(shí)間t-流量Q的關(guān)系曲線(xiàn)，當(dāng)時(shí)間t-流量Q關(guān)系曲線(xiàn)有明顯直線(xiàn)段時(shí)認(rèn)為排水穩(wěn)定，停止計(jì)時(shí)并卸載液壓缸施壓，獲得F1下的Q1, Q1為F1壓力下排水穩(wěn)定時(shí)單位時(shí)間的排水量(L/min)；
F.重復(fù)施壓重復(fù)步驟E，分別施加不同的壓力，F(xiàn)2、F3···Fn，其中n會(huì)3，獲得各壓力Fi下的時(shí)間t-流量Q關(guān)系曲線(xiàn)；步驟A至步驟F中，始終保持環(huán)形試樣的水溫T恒定；
G.獲得透水率根據(jù)公式㈠，計(jì)算各壓力Fi下環(huán)形試樣的透水率qi;
Qi=QiAiPi(-)
其中i (=1,2,…η)的不同值分別對(duì)應(yīng)不同的壓力弗為i所對(duì)應(yīng)的壓力下排水穩(wěn)定時(shí)單位時(shí)間的排水量(L/min) A為環(huán)形試樣的厚度R為水壓強(qiáng)(MPa)，Pi=FiA S為上圓環(huán)內(nèi)圓橫截面面積；
計(jì)算Q1至qn的幾何平均值，即水泥土攪拌樁的透水率q ;
H.獲得滲透系數(shù)根據(jù)達(dá)西定律原理，建立如下水泥土攪拌樁的滲透系數(shù)公式㈡，
權(quán)利要求
1.室內(nèi)測(cè)試水泥土攪拌樁水平方向滲透性的裝置，其特征在于，包括荷載架(6)，固定于荷載架(6)上且?guī)в谢钊麠U(7)的液壓缸(8)，固定于活塞桿(7)端部的力傳感器(12)，固定于荷載架(6)上的水箱(10)，進(jìn)水管(9)，串聯(lián)于進(jìn)水管(9)上的閥門(mén)(11)，圓盤(pán)形的底座Cl),與底座(I)密封環(huán)接的外圓環(huán)(2 )，排水管(14 )，位于外圓環(huán)(2 )內(nèi)側(cè)的底座(I)的上端面密封垂直設(shè)有中圓環(huán)(3)，位于中圓環(huán)(3)內(nèi)側(cè)的底座(I)的上端面密封垂直設(shè)有內(nèi)圓環(huán)(4)，外圓環(huán)(2)、中圓環(huán)(3)和內(nèi)圓環(huán)(4)的軸線(xiàn)位于同一直線(xiàn)上，外圓環(huán)(2)的高度大于中圓環(huán)(3)和內(nèi)圓環(huán)(4)的高度,且中圓環(huán)(3)和內(nèi)圓環(huán)(4)的高度相等，內(nèi)圓環(huán)(4)上端面密封連接有上圓環(huán)(5)，且內(nèi)圓環(huán)(4)的內(nèi)徑與上圓環(huán)(5)的內(nèi)徑相等，內(nèi)圓環(huán)(4)的外徑大于上圓環(huán)(5)的外徑，位于上圓環(huán)(5)外部的內(nèi)圓環(huán)(4)上端面和中圓環(huán)(3)上端面之間密封有環(huán)形橡膠墊(18 )，上圓環(huán)(5 )內(nèi)套設(shè)有與上圓環(huán)(5 )相配合的活塞(13 )，活塞(13 )縱向開(kāi)有排氣通孔，排氣通孔上裝配有排氣閥(16)，活塞桿(7)的端部通過(guò)力傳感器(12)垂直固定于活塞(13)上端面圓心處，進(jìn)水管(9)的一端與水箱(10)底部相連通，另一端與上圓環(huán)(5)內(nèi)側(cè)相連通，排水管(14)的一端與外圓環(huán)(2)內(nèi)側(cè)相連通，另一端下方放置有量筒(15)，與外圓環(huán)(2)內(nèi)側(cè)相連通的排水管(14)端部的管口內(nèi)側(cè)面最低處與中圓環(huán)(3)上端面齊平，所述的中圓環(huán)(3)和內(nèi)圓環(huán)(4)是由厚度為6 8mm的透水石制成的,夕卜圓環(huán)(2)和上圓環(huán)(5)是由不透水材料制成的。
2.如權(quán)利要求1所述的室內(nèi)測(cè)試水泥土攪拌樁水平方向滲透性的測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟A.制樣從工程中取回水泥土攪拌樁，做成環(huán)形試樣(17)，恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)；清洗、干燥由透水石制成的中圓環(huán)(3)和內(nèi)圓環(huán)(4);環(huán)形試樣(17)的內(nèi)徑(r)等于內(nèi)圓環(huán)(4)的外徑，外徑(R)等于中圓環(huán)(3)的內(nèi)徑，高度(h)等于內(nèi)圓環(huán)(4)的高度；所述的恒濕為水飽和；B.密封將恒溫恒濕的環(huán)形試樣(17)環(huán)套于內(nèi)圓環(huán)(4 )和中圓環(huán)(3 )之間，于內(nèi)圓環(huán)(4)上端面和中圓環(huán)(3)上端面之間密封環(huán)形橡膠墊(18)；C.充水打開(kāi)閥門(mén)(11)，水箱(10)內(nèi)的水通過(guò)進(jìn)水管(9 )進(jìn)入上圓環(huán)(5 )內(nèi)，直至中圓環(huán)(3 )與外圓環(huán)(2 )之間的水面高度等于環(huán)形試樣(17 )的高度(h)，且保證上圓環(huán)(5 )內(nèi)的水面高度低于或等于與上圓環(huán)(5)相連通的進(jìn)水管(9)端部的管口內(nèi)側(cè)面最低處，關(guān)閉閥門(mén)(11);D.排氣開(kāi)啟排氣閥(16)，排出活塞(13)下端面與水之間的空氣，直至活塞(13)與上圓環(huán)(5)內(nèi)的水平面相貼合，關(guān)閉排氣閥(16)；E.施壓開(kāi)啟液壓缸(8)，通過(guò)活塞桿(7)和活塞(13)給上圓環(huán)(5)內(nèi)的水施以壓力，通過(guò)力傳感器(12)控制壓力Fl恒定，當(dāng)排水管(14)有水流出時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，實(shí)時(shí)測(cè)定量筒(15)內(nèi)的排水量，繪制時(shí)間t-流量Q的關(guān)系曲線(xiàn)，當(dāng)時(shí)間t-流量Q關(guān)系曲線(xiàn)有明顯直線(xiàn)段時(shí)認(rèn)為排水穩(wěn)定，停止計(jì)時(shí)并卸載液壓缸(8)施壓，獲得F1下的Q1A1為F1壓力下排水穩(wěn)定時(shí)單位時(shí)間的排水量(L/min)；F.重復(fù)施壓重復(fù)步驟E，分別施加不同的壓力，F(xiàn)2、F3···Fn，其中n會(huì)3，獲得各壓力Fi下的時(shí)間t-流量Q關(guān)系曲線(xiàn)；步驟A至步驟F中，始終保持環(huán)形試樣(17)的水溫T恒定；G.獲得透水率根據(jù)公式㈠，計(jì)算各壓力Fi下環(huán)形試樣(17)的透水率qi;Qi=QiAiPi(-)其中i (=1,2,…η)的不同值分別對(duì)應(yīng)不同的壓力弗為i所對(duì)應(yīng)的壓力下排水穩(wěn)定時(shí)單位時(shí)間的排水量(LAiin)5Li為環(huán)形試樣(17)的厚度A為水壓強(qiáng)(MPa)，Pi=Fi/^, S為上圓環(huán)(5)內(nèi)圓橫截面面積；計(jì)算Q1至qn的幾何平均值，即水泥土攪拌樁的透水率q ;H.獲得滲透系數(shù)根據(jù)達(dá)西定律原理，建立如下水泥土攪拌樁的滲透系數(shù)公式㈡，
全文摘要
本發(fā)明涉及水泥土攪拌樁的性能檢測(cè)領(lǐng)域，具體是一種室內(nèi)測(cè)試水泥土攪拌樁水平方向滲透性的裝置及測(cè)試方法。室內(nèi)測(cè)試水泥土攪拌樁水平方向滲透性的裝置，包括荷載架，固定于荷載架上且?guī)в谢钊麠U的液壓缸，固定于活塞桿端部的力傳感器，固定于荷載架上的水箱，進(jìn)水管，串聯(lián)于進(jìn)水管上的閥門(mén)，圓盤(pán)形的底座，與底座密封環(huán)接的外圓環(huán)，排水管。本發(fā)明所述的室內(nèi)測(cè)試水泥土攪拌樁水平方向滲透性的裝置結(jié)構(gòu)新穎、構(gòu)思巧妙，填補(bǔ)了測(cè)定水泥土攪拌樁的水平方向滲透性的一大空白；通過(guò)所述的裝置及測(cè)試方法，完成對(duì)水泥土攪拌樁的水平方向滲透性的精確測(cè)定，進(jìn)一步評(píng)價(jià)了水泥土攪拌樁的水平方向的完整性。
文檔編號(hào)G01N15/08GK103033459SQ201210567480
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者韓鵬舉, 張文博, 王海杰, 白曉紅, 郝海艷, 郝亞斌 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)