膨脹土豎向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種膨脹土豎向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置，包括模型箱，模型箱內(nèi)由下至上依次填充有膨脹土層、減脹層和基床結(jié)構(gòu)層，基床結(jié)構(gòu)層的上方設(shè)有用于對(duì)基床結(jié)構(gòu)層向下施加壓力的施力組件以及用于測(cè)量基床結(jié)構(gòu)層變形量的位移檢測(cè)組件，減脹層和基床結(jié)構(gòu)層之間設(shè)有壓力檢測(cè)部件，膨脹土層內(nèi)設(shè)有多個(gè)分設(shè)于不同深度位置的濕度檢測(cè)部件。本發(fā)明可測(cè)試不同等級(jí)膨脹土在不同種類(lèi)、不同厚度和不同級(jí)配減脹層條件下的豎向膨脹力，并獲得該豎向膨脹力隨膨脹土層中濕度變化量、沿膨脹土層深度方向的變化規(guī)律，為合理的選擇減脹層填料種類(lèi)、厚度與級(jí)配提供依據(jù)，對(duì)研究減脹層對(duì)膨脹土的膨脹力的影響有重大意義。
【專(zhuān)利說(shuō)明】膨脹土豎向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及土木工程測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜 合測(cè)試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 膨脹土是一種具有較大的吸水膨脹和失水收縮變形特征的高塑性粘土。建造在膨 脹土地基上的基礎(chǔ)、膨脹土邊坡的支擋構(gòu)造物要承受其由于膨脹而產(chǎn)生的膨脹力。這種膨 脹力有時(shí)會(huì)大到足以影響到基礎(chǔ)和支擋構(gòu)造物的穩(wěn)定，甚至使其破壞。為此，除提高結(jié)構(gòu) 物自身強(qiáng)度、增加結(jié)構(gòu)物允許變形以外，還可在結(jié)構(gòu)物與膨脹土之間設(shè)置砂石層等作為減 脹層。其主要有兩方面的作用 ：2降低膨脹力并使其均勻地作用在結(jié)構(gòu)物上，改善結(jié)構(gòu)物 的受力狀態(tài)，從而起到減脹的效果；S雨季時(shí)可以及時(shí)地把結(jié)構(gòu)物和膨脹土之間的水分疏 干，減小結(jié)構(gòu)物附近膨脹土含水率變化幅度，起到反濾層的作用。
[0003] 目前，還沒(méi)有在試驗(yàn)條件下研究減脹層實(shí)際的減脹效果的試驗(yàn)裝置，不便于合理 的選擇減脹層填料、厚度與級(jí)配等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種膨脹土堅(jiān)向膨脹 力減脹效果綜合測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置可測(cè)試不同等級(jí)膨脹土在不同種類(lèi)、不同厚度和不 同級(jí)配減脹層條件下的堅(jiān)向膨脹力，并獲得該堅(jiān)向膨脹力隨膨脹土層中濕度變化量、沿膨 脹土層深度方向的變化規(guī)律，為合理的選擇減脹層填料種類(lèi)、厚度與級(jí)配提供依據(jù)，對(duì)研究 減脹層對(duì)膨脹土的膨脹力的影響有重大意義。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置，包括模型箱，所述模型箱內(nèi)由下至上 依次填充有膨脹土層、減脹層和基床結(jié)構(gòu)層，所述基床結(jié)構(gòu)層的上方設(shè)有用于對(duì)基床結(jié)構(gòu) 層向下施加壓力的施力組件以及用于測(cè)量所述基床結(jié)構(gòu)層堅(jiān)向變形量的位移檢測(cè)組件，所 述減脹層和基床結(jié)構(gòu)層之間設(shè)有壓力檢測(cè)部件，所述膨脹土層內(nèi)設(shè)有多個(gè)分設(shè)于不同深度 位置的濕度檢測(cè)部件。
[0006] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)： 所述施力組件包括壓板、千斤頂以及設(shè)于模型箱上的反力梁，所述壓板與所述基床結(jié) 構(gòu)層的上表面相接觸，所述千斤頂裝設(shè)于所述反力梁和壓板之間。
[0007] 所述位移檢測(cè)組件為裝設(shè)于所述壓板上的百分表。
[0008] 所述膨脹土層內(nèi)沿深度方向間隔設(shè)有多層滲排水管網(wǎng)，所述滲排水管網(wǎng)包括位于 所述膨脹土層內(nèi)的砂溝以及埋設(shè)于所述砂溝中的PVC管，所述PVC管上開(kāi)設(shè)有孔，各層滲排 水管網(wǎng)中的PVC管均連接有注水管。
[0009] 所述模型箱還設(shè)有位于膨脹土層上方的注水孔以及位于模型箱底部的泄水孔，各 層滲排水管網(wǎng)通過(guò)相應(yīng)的注水管與所述注水孔連通。
[0010] 所述基床結(jié)構(gòu)層為AB組填料或級(jí)配碎石。
[0011] 所述減脹層為中粗砂填充層。
[0012] 所述壓力檢測(cè)部件為與JMZX-5006A測(cè)試儀配套使用的土壓力盒。
[0013] 所述濕度檢測(cè)部件為FDS-100 土壤濕度測(cè)試儀配套使用的土壤濕度傳感器。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè) 試裝置可在試驗(yàn)條件下研究減脹層實(shí)際的減脹效果，能夠測(cè)試不同等級(jí)膨脹土在不同種 類(lèi)、不同厚度和不同級(jí)配減脹層條件下的堅(jiān)向膨脹力及變形，并獲得該堅(jiān)向膨脹力隨膨脹 土層中濕度變化量以及沿膨脹土層深度方向的變化規(guī)律，為合理的選擇減脹層填料種類(lèi)、 厚度與級(jí)配提供依據(jù)，對(duì)研究減脹層對(duì)膨脹土的膨脹力的影響有重大意義。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本發(fā)明膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置的主剖視結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0016] 圖例說(shuō)明： 1、模型箱；11、注水孔；12、泄水孔；2、膨脹土層；3、減脹層；4、基床結(jié)構(gòu)層；5、施力組 件；51、壓板；52、千斤頂；53、反力梁；6、壓力檢測(cè)部件；7、濕度檢測(cè)部件；8、百分表；9、滲 排水管網(wǎng)；10、注水管。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018] 如圖1所示，本發(fā)明膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置，包括模型箱1，模 型箱1內(nèi)由下至上依次填充有膨脹土層2、減脹層3和基床結(jié)構(gòu)層4,其中，基床結(jié)構(gòu)層4為 AB組填料或級(jí)配碎石，減脹層3為中粗砂填充層，具體要求可參照《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》中 對(duì)AB組填料或級(jí)配碎石、砂墊層的相關(guān)要求。還包括用于對(duì)基床結(jié)構(gòu)層4向下施加壓力的 施力組件5以及用于測(cè)量基床結(jié)構(gòu)層4堅(jiān)向變形量的位移檢測(cè)組件，施力組件5設(shè)于基床 結(jié)構(gòu)層4的上方，減脹層3和基床結(jié)構(gòu)層4之間設(shè)有壓力檢測(cè)部件6,壓力檢測(cè)部件6為與 JMZX-5006A測(cè)試儀配套使用的土壓力盒，土壓力盒根據(jù)膨脹土的膨脹等級(jí)選擇合適的型號(hào) 和量程，并將土壓力盒沿深度方向按測(cè)試方案要求的間距布設(shè)。膨脹土層2內(nèi)設(shè)有多個(gè)濕 度檢測(cè)部件7,多個(gè)濕度檢測(cè)部件7埋設(shè)在膨脹土層2中并沿深度方向間隔布置，可檢測(cè)膨 脹土層2不同深度位置處的濕度，濕度檢測(cè)部件7為與FDS-100 土壤濕度測(cè)試儀配套使用 的土壤濕度傳感器。
[0019] 本實(shí)施例中，施力組件5包括壓板51、千斤頂52以及設(shè)于模型箱1上的反力梁53， 壓板51采用厚度為20mm左右的鋼板制作，其以直接接觸的形式覆蓋在基床結(jié)構(gòu)層4的上 表面，千斤頂52裝設(shè)于反力梁53和壓板51之間，該千斤頂52為螺旋千斤頂，通過(guò)千斤頂 52可使壓板51對(duì)基床結(jié)構(gòu)層4施加向下的壓力，進(jìn)而抑制膨脹土的堅(jiān)向膨脹變形。位移檢 測(cè)組件為百分表8,百分表8裝設(shè)于壓板51上，其可檢測(cè)壓板51的堅(jiān)向位移量，進(jìn)而可獲得 膨脹土的堅(jiān)向膨脹變形量。
[0020] 本實(shí)施例中，膨脹土層2內(nèi)設(shè)有多層滲排水管網(wǎng)9,多層滲排水管網(wǎng)9沿深度方向 間隔布置，各層滲排水管網(wǎng)9均包括位于膨脹土層2內(nèi)的砂溝以及埋設(shè)于砂溝中的PVC管， 并且PVC管上開(kāi)設(shè)有孔。滲排水管網(wǎng)9具體是在膨脹土填入模型箱1的過(guò)程中預(yù)鋪形成， 根據(jù)膨脹土層2的密實(shí)度和滲透性，在不同深度、同一水平層的不同水平間距進(jìn)行鋪設(shè)，當(dāng) 膨脹土層2夯實(shí)后開(kāi)挖5cm寬、5cm深的溝，并在溝中填中粗砂形成砂溝，在砂溝中埋設(shè)帶 孔的PVC管，形成滲排水管網(wǎng)9。各層滲排水管網(wǎng)9中的PVC管均連接有注水管10,模型箱 1還設(shè)有位于膨脹土層2上方的注水孔11以及位于模型箱1底部的泄水孔12,各層滲排水 管網(wǎng)9通過(guò)相應(yīng)的注水管10與注水孔11連通，通過(guò)注水孔11可向各滲排水管網(wǎng)9注水， 通過(guò)控制泄水孔12的通斷可將模型箱1中的水排出。通過(guò)控制向膨脹土層2內(nèi)部注水或 者排水，可使膨脹土層2的濕度發(fā)生變化，從而引起膨脹力變化，以滿足測(cè)試方案要求。在 注水過(guò)程中，隨時(shí)觀察百分表8的讀數(shù)，當(dāng)其讀數(shù)發(fā)生變化時(shí)立刻調(diào)整千斤頂52壓力，使百 分表8讀數(shù)恢復(fù)至初始讀數(shù)。
[0021] 在實(shí)施過(guò)程中，將膨脹土填入模型箱1中形成膨脹土層2,同時(shí)預(yù)鋪形成滲排水管 網(wǎng)9 ;然后在膨脹土層2上表面鋪設(shè)中粗砂，并振動(dòng)密實(shí)形成減脹層3 ;再在減脹層3上表面 攤鋪一定厚度的基床結(jié)構(gòu)層4 ;最后將壓板51放置在基床結(jié)構(gòu)層4上，并覆蓋在基床結(jié)構(gòu) 層4的上表面，在壓板51上安裝千斤頂52和百分表8。上述膨脹土層2可根據(jù)測(cè)試需要選 擇不同等級(jí)的膨脹土填充得到，減脹層3可根據(jù)需要選擇不同種類(lèi)的填料，并鋪設(shè)成不同 厚度。
[0022] 本發(fā)明膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置可在試驗(yàn)條件下研究減脹層3 實(shí)際的減脹效果，能夠測(cè)試不同等級(jí)膨脹土在不同種類(lèi)、不同厚度和不同級(jí)配減脹層3條 件下的堅(jiān)向膨脹力及變形，并獲得該堅(jiān)向膨脹力隨膨脹土層2中濕度變化量以及沿膨脹土 層2深度方向的變化規(guī)律，為合理的選擇減脹層3填料種類(lèi)、厚度與級(jí)配提供依據(jù)，對(duì)研究 減脹層3對(duì)膨脹土的膨脹力的影響有重大意義。該測(cè)試裝置主要由鋼材焊接制成，其工藝 簡(jiǎn)單、便于掌握；所涉及的元器件及測(cè)試儀器經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐應(yīng)用，具有性能穩(wěn)定、可靠性強(qiáng) 的特點(diǎn)。
[0023] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施 例。對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思前提下所得到的改進(jìn)和變 換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置，其特征在于：包括模型箱（1)，所述 模型箱（1)內(nèi)由下至上依次填充有膨脹土層（2)、減脹層（3)和基床結(jié)構(gòu)層（4)，所述基床結(jié) 構(gòu)層（4)的上方設(shè)有用于對(duì)基床結(jié)構(gòu)層（4)向下施加壓力的施力組件（5)以及用于測(cè)量所 述基床結(jié)構(gòu)層（4)堅(jiān)向變形量的位移檢測(cè)組件，所述減脹層（3)和基床結(jié)構(gòu)層（4)之間設(shè) 有壓力檢測(cè)部件（6)，所述膨脹土層（2)內(nèi)設(shè)有多個(gè)分設(shè)于不同深度位置的濕度檢測(cè)部件 (7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置，其特征在于：所 述施力組件（5)包括壓板（51)、千斤頂（52)以及設(shè)于模型箱（1)上的反力梁（53)，所述壓 板（51)與所述基床結(jié)構(gòu)層（4)的上表面相接觸，所述千斤頂（52)裝設(shè)于所述反力梁（53) 和壓板（51)之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置，其特征在于：所 述位移檢測(cè)組件為裝設(shè)于所述壓板（51)上的百分表（8)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置，其特征在于：所 述膨脹土層（2 )內(nèi)沿深度方向間隔設(shè)有多層滲排水管網(wǎng)（9 )，所述滲排水管網(wǎng)（9 )包括位于 所述膨脹土層（2)內(nèi)的砂溝以及埋設(shè)于所述砂溝中的PVC管，所述PVC管上開(kāi)設(shè)有孔，各層 滲排水管網(wǎng)（9)中的PVC管均連接有注水管（10)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置，其特征在于：所 述模型箱（1)還設(shè)有位于膨脹土層（2 )上方的注水孔（11)以及位于模型箱（1)底部的泄水 孔（12)，各層滲排水管網(wǎng)（9)通過(guò)相應(yīng)的注水管（10)與所述注水孔（11)連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置，其 特征在于：所述基床結(jié)構(gòu)層（4)為AB組填料或級(jí)配碎石。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置，其 特征在于：所述減脹層（3)為中粗砂填充層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置，其 特征在于：所述壓力檢測(cè)部件（6)為與JMZX-5006A測(cè)試儀配套使用的土壓力盒。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的膨脹土堅(jiān)向膨脹力減脹效果綜合測(cè)試裝置，其 特征在于：所述濕度檢測(cè)部件（7)為ros-ioo 土壤濕度測(cè)試儀配套使用的土壤濕度傳感器。
【文檔編號(hào)】G01L5/00GK104062419SQ201410330506
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】楊嘯 申請(qǐng)人:楊嘯