土體膨脹凍脹聯(lián)合測試裝置及測試方法
【專利摘要】土體膨脹凍脹聯(lián)合測試裝置及測試方法，本發(fā)明涉及土體性質(zhì)測試領(lǐng)域，具體是涉及一種用于膨脹土的膨脹率和凍脹率聯(lián)合測試的裝置及測試方法，它要解決現(xiàn)有針對膨脹土膨脹特性測試不準(zhǔn)確的問題。測試裝置中的試樣盒置于恒溫箱的底板上，試樣盒上、下表面上的頂板和底板分別連接低溫循環(huán)浴，頂板上方安裝有位移傳感器，底板還與供水裝置相連，各傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。本發(fā)明測試方法首先通過位移傳感器讀數(shù)的變化，計算土體試樣的無荷載膨脹率，然后降低頂板溫度，凍結(jié)土體試樣，再通過位移傳感器讀數(shù)計算土體凍脹率。本發(fā)明測試得到的凍脹率數(shù)據(jù)更接近工程實際，對膨脹土的凍脹特性認(rèn)識更加準(zhǔn)確。
【專利說明】 土體膨脹凍脹聯(lián)合測試裝置及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土體性質(zhì)測試領(lǐng)域，具體是涉及一種用于膨脹土的膨脹率和凍脹率聯(lián)合測試的裝置及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]膨脹土是一種具有膨脹結(jié)構(gòu)以及多裂隙性、強(qiáng)脹縮性和強(qiáng)度衰減性的高塑性粘性土，也是典型的非飽和土。膨脹土分布范圍較廣，對工程建設(shè)的危害較大，防治較為困難。目前，對膨脹土的研究已成為當(dāng)前巖土工程的重要研究方向之一，近年來國內(nèi)外學(xué)者對膨脹土的研究比較多，而且研究多集中在土體的膨脹特性方面。
[0003]目前，國內(nèi)外針對膨脹土開展的凍脹特性試驗，采用的仍然是適用于普通土的凍脹試驗方法，而未考慮土體的膨脹量，這就導(dǎo)致試驗結(jié)果的不準(zhǔn)確。發(fā)明人曾多次開展試驗，嘗試采用兩種方法進(jìn)行對比，試驗結(jié)果證明，當(dāng)前的膨脹土凍脹性試驗并不完善，計算結(jié)果存在較大偏差，導(dǎo)致對膨脹土的工程性質(zhì)掌握不準(zhǔn)確、不全面，從而對工程設(shè)計產(chǎn)生不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有針對膨脹土膨脹特性測試不準(zhǔn)確的問題，而提供土體膨脹凍脹聯(lián)合測試裝置及測試方法。
[0005]本發(fā)明土體膨脹凍脹聯(lián)合測試裝置包括恒溫箱、頂板低溫循環(huán)浴、底板低溫循環(huán)浴、試樣盒、頂板、多個熱敏電阻溫度計、位移傳感器、供水裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和主控計算機(jī)，其中試樣盒為有機(jī)玻璃圓筒，在恒溫箱的下部設(shè)置有頂板低溫循環(huán)浴和底板低溫循環(huán)浴，試樣盒置于恒溫箱內(nèi)的底板上，頂板安放到試樣盒頂部并通過導(dǎo)管與頂板低溫循環(huán)浴的出口相連接，試樣盒底部的底板通過導(dǎo)管與底板低溫循環(huán)浴的出口相連接，在試樣盒的側(cè)壁、頂板和底板上均插有熱敏電阻溫度計，頂板的上方安裝有位移傳感器，底板的下表面通過水管連接供水裝置，熱敏電阻溫度計與位移傳感器的信號輸出端分別連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號輸入端，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號輸出端連接主控計算機(jī)。
[0006]本發(fā)明土體膨脹凍脹聯(lián)合測試方法按下列步驟實現(xiàn):
[0007]一、將試驗土料裝入試驗盒中，使用壓力機(jī)將土體壓制成型，得到土體試樣；
[0008]二、在底板上鋪設(shè)透水石和濾紙，放入步驟一得到的土體試樣，然后在土體試樣的上表面再放上濾紙和透水石，加蓋頂板，完成土體試樣的裝樣；
[0009]三、在試樣盒的側(cè)壁、頂板和底板上插入熱敏電阻溫度計，在頂板的上方安裝位移傳感器，連接頂板低溫循環(huán)管路和底板低溫循環(huán)管路，再連接上底板的供水裝置，供水排除底板內(nèi)氣泡，最后連接電路完成聯(lián)合測試裝置的組裝；
[0010]四、開啟恒溫箱，設(shè)定恒溫箱內(nèi)的溫度為20°C，調(diào)節(jié)頂板低溫循環(huán)浴和底板低溫循環(huán)浴的溫度為20°C，完成初始溫度調(diào)節(jié)；
[0011]五、通過供水裝置自下而上向試樣盒內(nèi)注水，使水面高出土體試樣5mm，當(dāng)位移傳感器讀數(shù)穩(wěn)定時，記錄位移傳感器的初始讀數(shù)Zci (mm)；
[0012]六、記錄24~48h內(nèi)某任一時間的位移傳感器讀數(shù)zt (mm),按如下的公式(I )計算無荷載膨脹率；
[0013]
【權(quán)利要求】
1.土體膨脹凍脹聯(lián)合測試裝置，其特征在于該土體膨脹凍脹聯(lián)合測試裝置包括恒溫箱(1)、頂板低溫循環(huán)浴(11)、底板低溫循環(huán)浴(12)、試樣盒(9)、頂板(6)、多個熱敏電阻溫度計(7)、位移傳感器(8)、供水裝置(2)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(3)和主控計算機(jī)(4)，其中試樣盒(9)為有機(jī)玻璃圓筒，在恒溫箱(1)的下部設(shè)置有頂板低溫循環(huán)浴(11)和底板低溫循環(huán)浴(12)，試樣盒(9)置于恒溫箱(1)內(nèi)的底板(5)上，頂板(6)安放到試樣盒(9)頂部并通過導(dǎo)管(61)與頂板低溫循環(huán)浴(11)的出口相連接，試樣盒底部的底板(5)通過導(dǎo)管(51)與底板低溫循環(huán)浴(12 )的出口相連接，在試樣盒(9 )的側(cè)壁、頂板(6 )和底板(5 )上均插有熱敏電阻溫度計(7)，頂板(6)的上方安裝有位移傳感器(8)，底板(5)的下表面通過水管(21)連接供水裝置(2)，熱敏電阻溫度計(7)與位移傳感器(8)的信號輸出端分別連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(3)的信號輸入端，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(3)的信號輸出端連接主控計算機(jī)(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體膨脹凍脹聯(lián)合測試裝置，其特征在于熱敏電阻溫度計(7)沿試樣盒(9)的徑向方向插入試樣盒(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體膨脹凍脹聯(lián)合測試裝置，其特征在于在試樣盒(9)的側(cè)壁上插有多個熱敏電阻溫度計(7)，相鄰兩個熱敏電阻溫度計沿試樣盒(9)的軸向方向的間隔為1cm。
4.土體膨脹凍脹聯(lián)合測試方法，其特征在于土體膨脹凍脹聯(lián)合測試方法按下列步驟實現(xiàn): 一、將試驗土料裝入試驗盒中，使用壓力機(jī)將土體壓制成型，得到土體試樣； 二、在底板上鋪設(shè)透水石和濾紙，放入步驟一得到的土體試樣，然后在土體試樣的上表面再放上濾紙和透水石，加蓋頂板，完成土體試樣的裝樣； 三、在試樣盒的側(cè)壁、頂板和底板上插入熱敏電阻溫度計，在頂板的上方安裝位移傳感器，連接頂板低溫循環(huán)管路和底板低溫循環(huán)管路，再連接上底板的供水裝置，供水排除底板內(nèi)氣泡，最后連接電路完成聯(lián)合測試裝置的組裝； 四、開啟恒溫箱，設(shè)定恒溫箱內(nèi)的溫度為20°C，調(diào)節(jié)頂板低溫循環(huán)浴和底板低溫循環(huán)浴的溫度為20°C，完成初始溫度調(diào)節(jié)； 五、通過供水裝置自下而上向試樣盒內(nèi)注水，使水面高出土體試樣5mm，當(dāng)位移傳感器讀數(shù)穩(wěn)定時，記錄位移傳感器的初始讀數(shù)Zci (mm)； 六、記錄24~48h期間內(nèi)某一時間的位移傳感器讀數(shù)zt(mm),按如下的公式(I )計算無荷載膨脹率；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體膨脹凍脹聯(lián)合測試方法，其特征在于步驟一土體試樣的密度為 1.5g/cm3 ~1.`7g/cm3。
【文檔編號】G01N33/24GK103776984SQ201410062316
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】徐麗麗, 張濱, 劉麗佳, 李兆宇, 孫景路, 曲祥民, 陶琦 申請人:黑龍江省水利科學(xué)研究院